Wetenschappers uit de hele wereld werken bij SRON aan nieuwe infraroodtelescoop

Op de afdeling van SRON Netherlands Institute for Space Research op het Groningse Kapteyn Instituut komen van 2 t/m 4 april ruim honderd sterrenkundigen, ingenieurs en technici van over de hele wereld bijeen, om te bespreken hoe ze een budget van 550 miljoen euro kunnen veiligstellen van de Europese Ruimtevaart Organisatie ESA voor de Europees-Japanse missie SPICA. SPICA zou de gevoeligste ruimtetelescoop ooit worden voor mid- en ver-infrarode straling en vanaf 2030 ontrafelen hoe melkwegstelsels ooit ontstonden en uitgroeiden tot de bonte verzameling die we nu aan de hemel zien.

ESA M5-missie

SRON-sterrenkundige Peter Roelfsema is penvoerder en lead scientist namens instituten van over de hele wereld voor het voorstel. Hij diende de plannen voor SPICA in om mee te dingen naar het budget voor ESA's vijfde middelgrote Cosmic Vision missie (M5). Uit de ingediende 26 voorstellen maakte ESA vervolgens een voorselectie van drie missies, waartoe ook SPICA behoort. In 2021 maakt ESA de definitieve keuze. Roelfsema: 'Op deze vergadering kijken we hoe ver we nu zijn, na tien jaar werk, en werken we de ontwikkelplannen verder uit voor de komende twee jaar. We moeten namelijk zorgen dat het technologische niveau het hoogst is, en de te verwachten wetenschappelijke oogst van SPICA straks het meest interessant zal zijn van alle drie de voorstellen.' Wanneer SPICA wordt gekozen als ESA M5-missie zullen aanvullende Europese, Japanse en Noord-Amerikaanse budgetten de totale investering richting een miljard brengen, met het Nederlandse SRON als wetenschappelijk penvoerder vanuit het consortium naar ESA.

SPICA

SPICA’s 2,5 meter grote spiegel bundelt de invallende infrarood straling en geeft die door aan de drie instrumenten aan boord. Samen zullen die onder andere de ontstaansgeschiedenis en evolutie van sterrenstelsels in kaart brengen, van tien miljard jaar geleden tot nu. Al vroeg in de geschiedenis van het heelal, zo’n twaalf miljard jaar geleden, begonnen de eerste sterren zich te vormen in groepen die uiteindelijk uitgroeiden tot de eerste sterrenstelsels. Dit proces verliep steeds efficiënter, tot de activiteit ongeveer negen miljard jaar geleden piekte. Sindsdien nam de productie gestaag af. Het is nu nog een raadsel waarom de productie zo sterk varieert over de geschiedenis van de kosmos. SPICA moet hier een antwoord op vinden. Ook gaat de telescoop magneetvelden in onze Melkweg en het ontstaan van planetenstelsels bestuderen.

SAFARI

Het grootste en meest complexe instrument van SPICA wordt de ver-infrarood spectrometer SAFARI. SRON is behalve aanvrager voor heel SPICA ook leider van het consortium met bijna twintig instituten uit twaalf landen dat dit instrument ontwikkelt. SPICA’s telescoop focust ver-infraroodstraling, met een golflengte tussen 34 en 230 micrometer, op het SAFARI-instrument, dat die straling met een tralie in verschillende kleuren opsplitst. Hierdoor zien de circa drieduizend TES-sensoren die bij SRON zijn ontwikkeld elk een iets andere kleur. Dit geeft een soort vingerafdruk van de chemische samenstelling, temperatuur en druk binnen een sterrenstelsel.

Koeling

De TES-detectoren werken bij een temperatuur van vijftig milligraden boven het absolute nulpunt. SAFARI heeft daarom een interne koeler. Bovendien houdt de telescoop haar temperatuur beperkt tot zes graden boven het absolute nulpunt, zodat ze de detectoren niet verblindt met haar eigen warmtestraling. Zo kan SPICA ruim honderd keer zwakkere bronnen bestuderen dan tot nu toe mogelijk was met voorganger Herschel.

Andere instrumenten

Naast SAFARI telt de SPICA-telescoop nog twee instrumenten die het spectrum tussen mid- en ver-infrarood licht bestrijken: straling van 12 tot 350 micrometer golflengte. Japan levert een combinatie van een mid-infraroodcamera en spectrometer, terwijl een Europees consortium geleid door Frankrijk een ver-infrarood camera en polarimeter maakt.