Deels in Nederland ontwikkelde spectrograaf WEAVE doet eerste waarnemingen

De WEAVE-spectrograaf, die afgelopen voorjaar is geïnstalleerd op de William Herschel Telescoop (WHT) op het Canarische Eiland La Palma, is klaar voor gebruik. Het WEAVE-team nam het hart van het Kwintet van Stephan waar, een groep sterrenstelsels die beroemd is vanwege zijn rol in de kerstfilm It's a Wonderful Life uit 1946. Het instrument werd gericht op de sterrenstelsels NGC 7318a en NGC 7318b, die zich in het hart van het Kwintet van Stephan bevinden en bezig zijn met elkaar te versmelten. Het Kwintet van Stephan staat op 280 miljoen lichtjaar afstand van de aarde in het sterrenbeeld Pegasus.

De precisiemetingen tonen aan dat het linker sterrenstelsel met een snelheid van 800 kilometer per seconde (2,9 miljoen km per uur) langs het zwaardere sterrenstelsel aan de rechterkant racet, in onze richting. De botsing veroorzaakt een ravage aan de gasreservoirs in het kleinere sterrenstelsel, die worden afgestoten.

De zogeheten first light-waarnemingen werden gedaan met de Large Integral Field Unit (LIFU), een van de drie glasvezelsystemen van WEAVE, ontwikkeld en gebouwd door de NOVA Optische/Infraroodgroep. Bij gebruik van de LIFU sturen 547 dicht op elkaar geplaatste optische vezels het licht van een zeshoekig gebied aan de hemel naar de spectrograaf, waar het wordt geregistreerd en geanalyseerd. Waarnemingen met de LIFU van WEAVE zijn bijna 100 keer sneller dan mogelijk was met eerdere instrumenten op de WHT.

WEAVE staat voor WHT Enhanced Area Velocity Explorer. Het instrument kan bijna 1000 sterren of sterrenstelsels tegelijk in de gaten houden. Het rafelt met hoge precisie sterlicht uiteen in duizenden afzonderlijke kleuren. De kern van WEAVE bestaat uit bijna 2000 verplaatsbare glasvezels. Met WEAVE kunnen astronomen de vorming van sterren bestuderen en onderzoeken hoe sterrenstelsels en het heelal veranderen. WEAVE registreert de snelheid van sterren met een nauwkeurigheid die vergelijkbaar is met die van ESA's Gaia-satelliet.

Projectwetenschapper Scott Trager (Rijksuniversiteit Groningen) verwacht dat het meer dan 500 leden tellende WEAVE Science Team mooie ontdekkingen gaat doen met het instrument. “Deze eerste waarnemingen tonen de kracht van WEAVE om de complexe verschijnselen te ontrafelen waarmee de evolutie van sterrenstelsels in de geschiedenis van het heelal gepaard gaat.”

Met WEAVE gaan de Europese astronomen acht grote surveys uitvoeren, op terreinen als sterevolutie, de Melkweg, evolutie van sterrenstelsels en kosmologie. Aansluitend aan wat ESA’s Gaia-satelliet doet, zal WEAVE worden gebruikt om spectra te verkrijgen van miljoenen sterren in de schijf en de halo van onze Melkweg, waardoor Melkwegarcheologie mogelijk wordt. Sterrenstelsels dichtbij en veraf, waarvan sommige zijn gedetecteerd door de LOFAR-radiotelescoop, zullen worden bestudeerd om hun groei te begrijpen. Quasars zullen worden gebruikt als bakens om de ruimtelijke verdeling van gas en sterrenstelsels in de geschiedenis van het heelal in kaart te brengen.

Marc Balcells, directeur van de Isaac Newton Group of Telescopes (ING), waarvan de WHT deel uitmaakt: “Ons doel was een uniek instrument te ontwikkelen waarmee astronomen geavanceerd astronomisch onderzoek kunnen doen. We zijn blij dat we nu kunnen laten zien dat het LIFU-gedeelte van WEAVE niet alleen werkt, maar ook gegevens van hoge kwaliteit oplevert. We verwachten binnenkort first light te kunnen aankondigen voor de andere waarnemingsmodi, die nu hun eigen definitieve afstelling en kalibratie ondergaan.”

WEAVE is ontwikkeld en gebouwd door de drie ING-partners VK, Spanje en Nederland, in samenwerking met Frankrijk en Italië. De bijdragen aan de belangrijkste onderdelen van WEAVE zijn:

• Fibre–positioner, developed by the University of Oxford and RAL Space in the UK, with support from the IAC.
• Prime-focus corrector, designed by ING and SENER, provided by the Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) in Spain and manufactured by SENER. Support from Konkoly Observatory (HU). Lenses were polished by KiwiStar in New Zealand, funded from STFC, NOVA, INAF and ING, and mounted at SENER Aeroespacial (Spain) by SENER and ING.
• Spectrograph, built by NOVA in the Netherlands with optical design by RAL Space in the UK, optics manufactured at INAOE (MX) and support from INAF (IT) and the IAC (ES).
• Field Rotator, provided by the Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) in Spain and manufactured by IDOM (Spain).
• Optical fibres, provided by the Observatoire de Paris in France, manufactured in France, Canada and the USA.
• LIFU, built by NOVA (NL).
• CCD detectors system, provided by Liverpool John Moores University in the UK.
• Data processing, analysis and archiving, led by the University of Cambridge (UK) with support from the IAC (ES) and INAF (IT).
• Observation control system, built by the ING.

NWO is partner in de ING. Alle Nederlandse astronomen krijgen waarneemtijd op de telescopen, waaraan nu het nieuwe instrument WEAVE is toegevoegd. NWO heeft financieel bijgedragen aan WEAVE, onder andere via het NOVA optisch/infrarood-instrumentatieprogramma.