Universiteit Leiden

nl en

Nederlandse technologie voor directe waarneming exoplaneten getest in de ruimte

Een team met jonge Leidse sterrenkundigen testte gisteren geavanceerde nieuwe technologie door deze met een ballon 37 kilometer de lucht in te sturen. Deze zogeheten coronagraaf moet in de toekomst exoplaneten direct in beeld kunnen brengen.

De lancering vond in de nacht van 26 op 27 augustus plaats in het Canadese plaatsje Timmins. De onderzoekers hadden ruim drie weken uitgetrokken voor de lancering: het was wachten op de juiste weersomstandigheden om de ballon naar 37 kilometer hoogte te kunnen sturen. Op die hoogte vormt de atmosfeer van de aarde geen hindernis meer voor de metingen van de coronograaf, waardoor deze ballonvlucht vergelijkbaar is met een ruimtemissie.

Net een avonturenroman

De nieuwe technologie is ontwikkeld door de Universiteit Leiden en ruimteonderzoeksinstituut SRON om exoplaneten in beeld te kunnen krijgen. De promovendi Steven Bos (Leidse Sterrewacht, David Doelman (ook Leidse Sterrewacht) en Chris de Jonge (SRON) en hebben er samen met de Leidse sterrenkundige Frans Snik de afgelopen zes maanden aan gewerkt. '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.'

V.l.n.r. Steven Bos, Frans Snik, Chris de Jonge en David Doelman. De ballon op de foto is slechts een hulpballon voor de lancering: de hoofdballon is zo'n tien keer groter.
V.l.n.r. Steven Bos, Frans Snik, Chris de Jonge en David Doelman bij de witte gondel met het meetinstrument. De ballon aan de gondel is slechts een hulpballon voor de lancering: de hoofdballon is zo'n tien keer groter.

Fel licht wegfilteren om exoplaneten te zien

De coronagraaf maakt deel uit van het sterrenkundige HiCIBaS-instrument dat is gebouwd door een groep Canadese studenten van de Université Laval in Quebec City. HiCIBaS staat voor High Contrast Imaging Balloon System. 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. 

Techniek uit beeldschermen

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. 

Eerste keer werkend in de ruimte

Het team is al druk bezig om de meeste grote telescopen op aarde uit te rusten met deze techniek. En met de ballonvlucht hebben de onderzoekers als eerste groep ter wereld deze nieuwe technologie in een ruimtevaartmissie laten werken. Tijdens de vlucht had HiCIBaS wat problemen met 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 direct zien dat de coronagraaf ook in een extreme omgeving presteert zoals ontworpen.

De vector-APP-coronagraaf, waarop de patronen van vloeibare kristallen zichtbaar zijn. Deze doven het licht van sterren lokaal uit, zodat een exoplaneet naast die ster zichtbaar wordt.
De vector-APP-coronagraaf, waarop de patronen van vloeibare kristallen zichtbaar zijn. Deze doven het licht van sterren lokaal uit, zodat een exoplaneet naast die ster zichtbaar wordt.

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 een even goed scheidend vermogen en gevoeligheid te halen - grote telescopen passen niet in een raket passen - maar het is juist makkelijker om een hoog 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.'

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie