Antarctica is het continent rond de Zuidpool en wordt omringd door de Atlantische, Indische en de Stille oceaan. Het is het vijfde grootste continent maar is het koudste en heeft de laagste luchtvochtigheid. Het zuidelijkste continent werd pas in 1820 ontdekt maar inmiddels zijn er een zestigtal (wetenschappelijke) zuidpool stations actief. De eigenlijke landmassa is bedekt met kilometer dikke ijslaag en het Antarctisch plateau, een gebied met een hoogte boven de 3000 meter, is bijna zo groot als Australië.
De combinatie van hoog gelegen plateaus met droge koude transparante atmosfeer maakt van Antarctica een uitstekende uitvalsbasis voor sterrenkundige waarnemingen. Bovendien is de kilometers dikke ijslaag meer transparant dan het zuiverste water op Aarde, waardoor de ijslaag bijzonder geschikt is voor neutrino observatoria. De geografische Zuidpool ligt aan de rand van het Antarctisch plateau op een hoogte van 2835 m en is de site waar het meest aan sterrenkunde wordt gedaan. Andere sterrenkundige observatoria bevinden zich nabij McMurdo station, Dome Fuji (3800 m) en Dome C (3268 m) waar het Concordia Station werd gebouwd. Het continent heeft een 6-maandelijkse cyclus van dag en nacht. Alhoewel de grootste wetenschappelijke bevolking zich enkel tijdens de Zuidelijke zomerperiode (oktober tot februari) op Antarctica bevindt, kunnen de geautomatiseerde wetenschappelijke waarnemingen doorgaan tijdens de winderige koude Zuidelijke winterperiode.
In 1772 waren de Britse schepen “Resolution en “Adventure” onder leiding van Kapitein James Cook (1728-1779) de eerste om binnen de Antarctische cirkel te varen. De ontdekkingen tijdens de tweede reis van James Cook brachten een enorme verandering in het wereldbeeld van de 18de eeuw. Vanaf 1820 claimden diverse Britse, Russische en Amerikaanse expedities dat ze het Zuidpool continent hadden ontdekt. In 1840 realiseerde de Amerikaanse Luitenant Charles Wilkes (1798-1877), aan boord van de USS Vincennes, zich als eerste dat de US Navy een compleet nieuw continent had ontdekt. In 1893, dankzij de oprichting van het Antarctisch comité door de Royal Geographical Society in Londen kregen Zuidpool expedities een nieuwe boost. In 1898 werd de Belgische expeditie onder leiding van Adrien de Gerlache (1866-1934) de eerste groep om te overwinteren op Antarctica omdat hun schip “Belgica” in het ijs kwam vast te zitten. Op 14 december 1911 bereikte een Noors expeditie team onder leiding van Roald Amundsen (1872-1928) als eerste de geografische Zuidpool.
De eerste sterrenkundige waarnemingen op Antarctica worden toegeschreven aan de Australisch-Aziatische expeditie van Douglas Mawson (1882-1958), die in december 1912 fragmenten van de Adelie Land meteoriet ontdekten. Echter astronomisch onderzoek kwam pas goed op gang in het Internationaal Geofysisch Jaar van juli 1957 tot december 1958. Tijdens dat jaar werden op de McMurdo basis de eerste detectoren voor kosmische straling geïnstalleerd. De eerste optische onderzoeksprojecten begonnen pas in 1979, toen een 8 cm heliostaat werd ingezet voor continue waarnemingen van de Zon. Tussen 1980 en 1984 werden op Antarctica diverse telescopen uitgetest voor waarnemingen in het radio en submillimeter domein van het elektromagnetisch spectrum. In 1991 zorgde de oprichting van CARA (Center for Astrophysical Research in Antarctica) aan de Universiteit van Chicago voor een impuls inzake de oprichting van sterrenwachten in overeenstemming met de Antarctische verdragen. Tussen 1994 en 1999 verrichtte de 60 cm SPIREX (South Pole Infra Red EXplorer) telescoop waarnemingen van sterrenstelsels en dankzij de unieke locatie was deze telescoop de enige ter wereld die alle inslagen van de komeet Shoemaker-Levy 9 op de planeet Jupiter kon waarnemen! Sinds 1995 verricht de geautomatiseerde 1,7 m AST/RO (Antarctic Submillimeter Telescope & Remote Observatory) gedurende de donkere winterperiode spectroscopische waarnemingen van koolstof monoxide in het interstellaire medium van de Melkweg en beide Magelhaense wolken, de dichtst bijzijnde sterrenstelsels van de Melkweg.
In 1997 werd de AMANDA (Antarctic Muon And Neutrino Detector Array) neutrino telescoop operationeel die in het nieuwe millennium zou culmineren in het grootste neutrino observatorium ter wereld. In december 2002 verkregen de DASI (Degree Angular Scale Interferometer) en ACBAR (Arcminute Cosmology Bolometer Array Receiver) hoorn antenne experimenten nabij de 2,10 m Viper telescoop gedetailleerde data van de intensiteit en polarisatie van de kosmische achtergrond straling, ook wel de “echo van de oerknal” genoemd. Tussen 2003 en 2008 werden diverse experimenten om de kosmische achtergrondstraling te observeren, gelanceerd onderaan een ballon, waaronder BOOMERANG (Balloon Observations Of Millimetric Extragalactic Radiation And Geophysics) en BLAST (Balloon-borne Large Aperture Submillimeter Telescope). De polaire vortex wind rond de geografische Zuidpool zorgt ervoor dat deze experimenten een twee weken durend traject afleggen boven Antarctica.
de inslag van de Shoemaker-Levy 9 komeet fragmenten kon waarnemen - Foto: CARA
In 2003 werd het AASTINO (Automated Astrophysical Site Testing International Observatory) observatorium de allereerste volledig geautomatiseerde sterrenwacht op de Zuidpool. In februari 2007 verkreeg de 10,0 m South Pole Telescope (SPT) “first light” om de kosmische achtergrondstraling te observeren. De SPT is een dwars-as Gregoriaanse reflector op alt-azimutale montering waarbij de secundaire spiegel wordt gekoeld tot 10 Kelvin (-263° Celsius) om de interactie van sterrenstelsels met de kosmische achtergrondstraling op te volgen. In 2008 kreeg de SPT op de Concordia basis nabij Dome C het gezelschap van de 80 cm IRAIT (International Robotic Antarctic Infrared Telescope) en de kleine 25 cm small-IRAIT telescopen. Sinds maart 2010 is de 40 cm ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPanets) telescoop actief om fotometrisch onderzoek te verrichten naar transiterende exoplaneten. In 2012 werden de Amerikaans-Chinese Antarctica Schmidt telescopen nabij de Kunlun basis – dome A operationeel. Deze 0,50 m AST3 reflectoren doen fotometrische waarnemingen van exo-planeten en kijken uit naar nieuwe supernova’s.
Sinds december 2010 ligt één van wereld’s grootste telescopen letterlijk begraven in de ijslaag op Antarctica. Het IceCube Neutrino observatorium nabij de Amundsen-Scott Zuid basis bestaat uit twee delen; IceTop aan de oppervlakte en IceCube onderin het ijs. IceTop beschikt over 80 waarnemingsstations, elk uitgerust met een reservoir voor de detectie van Cherenkov straling. IceCube bestaat uit 86 verticale schachten in het ijs die 5160 optische sensoren op diverse dieptes tot 2,8 km herbergen. Het gehele experiment beslaat één kubieke kilometer en is het grootste neutrino observatorium ter wereld. Tijdens drie jaren van observaties werden 37 neutrino’s gedetecteerd. Op 21 maart 2014 kende de Universiteit van Gent een ere-doctoraat toe aan de Belgische deeltjesfysicus Francis Halzen voor zijn onderzoek naar neutrino’s met het IceCube experiment. In januari 2012 werd de 61 cm HEAT (High Elevation Antarctic Terahertz Telescope) telescoop operationeel op de 4040 m hoge Ridge A locatie van het Antarctisch plateau. Deze cryogeen gekoelde dwarsas Gregoriaanse reflector zit onder een radarkoepel voor waarnemingen tussen 492 en 1900 GHz. HEAT is wereld’s eerste geautomatiseerde TeraHertz observatorium met cryogeen gekoeld instrumentarium.
Sommige van de 5160 sensoren zitten 2800m onder het Zuidpool ijs - Foto: National Science Foundation
Op 17 maart 2014 berichtten wetenschappers van het Harvard-Smithsonian center voor Astrofysica dat één van hun telescopen op Antarctica de vingerafdruk van de expansie van het universum had ontdekt. De detectie van de polarisatie in de kosmische achtergrondstraling gebeurde met de tweede generatie van BICEP (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) telescopen. BICEP2 is een 26 cm diameter bolometer met 512 sensoren gevoelig voor een frekwentie van 150 Ghz. Deze ontdekking is een bevestiging van de kosmische inflatie theorie van de Amerikaanse kosmologen Alan Guth en Andrei Linde. Kosmische inflatie stoelt op vacuümenergie die onmiddellijk na de oerknal voor een exponentiële uitbreiding van het heelal zorgde. Het gedrag van deze zwaartekrachtsgolven werd voorspeld door de relativiteitstheorie van Albert Einstein (1879-1955) en de ontdekking is een indirecte bevestiging van de oerknal theorie van de Belgische kosmoloog Lemaître (1894-1966). Wetenschappers en kosmologen kijken reeds uit naar BICEP3, met een diameter van 55 cm en een groter gezichtsveld van 26 graden, die in januari 2015 operationeel zal worden. Eens te meer blijkt Antarctica een veelbelovend en fascinerend continent dat naar alle waarschijnlijkheid in de nabije toekomst nog diverse wetenschappelijke primeurs in petto heeft.
