Gisteren is in het Canadese Timmins een ballon gelanceerd naar 37 kilometer hoogte met aan boord geavanceerde Nederlandse technologie om in de toekomst exoplaneten direct in beeld te krijgen. De zogeheten coronagraaf maakt deel uit van het sterrenkundige HiCIBaS-instrument. De testmissie had een lanceervenster van drie weken en kon aan het einde van deze periode in de nacht van zaterdag op zondag eindelijk vliegen, na een periode met (te) harde wind.
Drie Nederlandse promovendi hebben samen met de Leidse sterrenkundige Frans Snik de technologie in de afgelopen zes maanden ontwikkeld. “Het is net een avonturenroman,” laat Snik uit Canada weten. “De hele wereld is bezig met het ontwerpen van zulke technologie voor toekomstige ruimtetelescopen, en wij zijn met een groep jonge wetenschappers eventjes de eersten die het in de ruimte testen.”
De nieuwe technologie is ontwikkeld door de Universiteit Leiden en ruimteonderzoeksinstituut SRON om exoplaneten in beeld te kunnen krijgen. Met deze technologiemissie hebben wetenschappers dit nu voor het eerst op zo’n grote hoogte gedaan dat de aardatmosfeer geen hindernis vormt, zodat de test vergelijkbaar is met een ruimtemissie.
Het Nederlandse HiCIBaS-team voor de gondel met daarin de telescoop en het instrument. V.l.n.r. Steven Bos (Universiteit Leiden), Frans Snik (Universiteit Leiden), Chris de Jonge (SRON) en David Doelman (Universiteit Leiden). De ballon verbonden aan de go
Coronagraaf
HiCIBaS staat voor High Contrast Imaging Balloon System en is gebouwd door een groep Canadese studenten van de Université Laval in Quebec City. Het instrument combineert nieuwe technieken die fel sterlicht wegfilteren, zodat astronomen exoplaneten kunnen waarnemen vlak naast een ster die duizenden tot miljarden keren feller is. Het Nederlandse team leverde een zogenoemde ‘vector-APP’-coronagraaf met bijbehorende algoritmes. Een conventionele coronagraaf blokkeert sterlicht simpelweg met een zwarte schijf, maar het extreme contrast van bijvoorbeeld aardachtige exoplaneten met hun moederster vereist geavanceerdere methodes.
Daarom ontwikkelt de onderzoeksgroep van Snik coronagrafen die het licht in de halo rondom een ster wegsluizen met behulp van vloeibare-kristaltechnologie die oorspronkelijk ontwikkeld is voor beeldschermen. Het team is al druk bezig om de meeste grote telescopen op aarde uit te rusten met deze techniek, zoals Magellan, Subaru, de LBT en de VLT. Nu heeft het team van de Universiteit Leiden en SRON op HiCIBaS dit soort geavanceerde coronagrafen als eerste groep ter wereld ook in een ruimtevaartmissie werkend gekregen. Weliswaar had HiCIBaS tijdens de vlucht technische problemen bij het richten op sterren, maar de test met de vector-APP-coronagraaf kon toch doorgaan met behulp van het licht van een laser. Die test liet al direct zien dat de coronagraaf ook in een extreme omgeving presteert zoals ontworpen.
Toekomstige ruimtetelescopen
Op aarde worden nu enorme telescopen gebouwd met spiegels van tientallen meters in doorsnee. Zulke grote telescopen hebben een hoog scheidend vermogen en een hoge gevoeligheid, maar het fonkelen van sterren door turbulentie in de aardatmosfeer limiteert het contrast dat behaald kan worden voor directe waarnemingen van exoplaneten.
In de ruimte is het lastig om hetzelfde scheidend vermogen en dezelfde gevoeligheid te halen omdat grote telescopen gewoonweg niet in een raket passen, maar het is juist makkelijker om een hoger contrast te halen. Snik: “Het zeer uitdagende doel is om uiteindelijk een contrast te halen van één op meer dan een miljard met toekomstige ruimtemissies. Met onze test zetten we de eerste belangrijke stappen in die richting. We vinden in de praktijk uit wat nu eigenlijk de moeilijkheden zijn. De komende maanden zullen we onze data in detail analyseren. En wanneer ons instrument weer teruggebracht wordt vanuit het bos op 180 kilometer afstand waar het geland is, kunnen we ook onze optische componenten inspecteren.”
Samenwerking
HiCIBaS is een tussenstap op weg naar een ruimtetelescoop waaraan zowel de Universiteit Leiden als SRON kunnen bijdragen met nieuwe technologieën op het gebied van optica, zeer gevoelige detectoren en complexe regeltechniek. Henk Hoevers (SRON): “In de toekomst willen we de atmosfeer van een exoplaneet bestuderen die op de aarde lijkt; dat is echt heel moeilijk en dan moet alles in ons instrument kloppen. De gecombineerde technische kennis die we nu in Leiden en bij SRON ontwikkelen is daarvoor essentieel.”