Je leest:

HIFI heelalantenne

HIFI heelalantenne

Auteur: | 12 september 2007

Klaar voor de ruimte! Op 11 september presenteerde het Nederlandse instituut voor ruimteonderzoek SRON het gloednieuwe instrument HIFI. Dat maakt deel uit van de Europese satelliettelescoop Herschel en kijkt naar mysterieuze terahertzstraling uit het heelal. Vanaf 2008 zoekt HIFI naar sporen van water in de ruimte.

Een metalen doos van een paar kilo – erg indrukwekkend ziet terahertz-kijker HIFI er niet uit. Maar schijn bedriegt. Onder de kap gaat het duurste instrument schuil dat de Nederlandse ruimtevaartindustrie ooit opleverde. HIFI heeft een sterrenkundige primeur, want het is het eerste telescoopinstrument dat naar het heelal kijkt in terahertzstraling. Die is razend moeilijk waar te nemen, maar hoort wel veel voor te komen in de ruimte. Sterrenkundigen verwachten dan ook dat ze met HIFI spectaculaire nieuwe verschijnselen zullen zien.

HIFI bij de triltest bij het Centre Spatial de Liege (CSL). Tijdens de raketlancering zal het instrument het zwaar te verduren en de bouwers willen zeker weten dat de gevoelige apparatuur daar tegen kan. bron: SRON. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Warmtestraling

HIFI – voluit het Heterodyne Instrument for the Far Infrared – vliegt niet alleen. Het apparaat wordt door de Europese ruimtevaartorganisatie ESA ingebouwd in de infraroodtelescoop Herschel. Die reist na zijn lancering in 2008 tot voorbij de maan en gaat daar, ver van de storende invloed van de aarde, op zoek naar warmtestraling uit de ruimte. Terwijl de beroemde Hubbletelescoop alleen gevoelig is voor zichtbaar licht, kan Herschel juist de warmte van verre sterren en gaswolken voelen. Onze atmosfeer blokkeert zulke straling compleet, dus moet de telescoop zijn werk wel vanuit de ruimte doen.

Om überhaupt warmtestraling op te vangen, moet de Herschel-satelliet zelf extreem gekoeld worden. Anders zou zijn eigen warmtestraling die uit het heelal compleet overschreeuwen. Een grote thermosfles vol vloeibaar helium houdt de satelliet op 250 graden onder het vriespunt. De eigenlijke meetapparatuur wordt nog eens 20 graden verder gekoeld, tot maar 3 graden boven het absolute nulpunt. Ver van de aarde en stijf bevroren zoekt de satelliet naar warmte van buiten.

De Europese Herschel-telescoop gaat vanaf 2008 op zoek naar infraroodstraling uit het heelal. Een van de drie hoofdinstrumenten, HIFI, is ontworpen en gebouwd door het Nederlandse SRON. HIFI kan de vingerafdruk van watermoleculen in het heelal opsporen. bron: ESA. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Energie-arme straling

Ruimteonderzoek, dat gaat vaak over zwarte gaten, ineenstortende of ontploffende sterren, botsende sterrenstelsels – grof geweld dat vooral energierijke straling oplevert. Zulke röntgenflitsen en gammastraling dragen per lichtpakketje een miljoen keer zoveel energie als zichtbaar licht. Een telescoop die daar gevoelig voor is, zoals NASA’s Swift, ziet de extremen van de ruimte.

Herschel doet het juist rustig aan. De satelliet gaat op zoek naar warmtestraling, die weer energie-armer is dan zichtbaar licht. Het is de straling van chemische stoffen en langzame processen, die veel meer bij onze eigen aarde horen dan de rauwe energie van de gammawereld.

HIFI wordt getest in Zwitserland. bron: ETH Zwitserland. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Interstellaire FM-ontvanger

HIFI is een van de drie hoofdkijkers op Herschel en zoekt naar de koudste warmtestraling van allemaal. Die terahertzstraling ligt in het grensgebied van radiogolven en infraroodlicht. Daarom konden de ontwerpers van SRON geen lenzen en andere telescoopapparatuur gebruiken, maar trucs die je ook tegenkomt in een FM-ontvanger.

De lichtgolven van terahertzstraling trillen duizend miljard keer per seconde op en neer. Normale elektronica kan die razendsnelle beweging niet zomaar bijhouden. Radioapparatuur heeft hetzelfde probleem – HIFI kijkt naar straling Daarom gebruikt HIFI een truc uit de die ook FM-radios toepassen: net als in een FM-ontvanger wordt het originele signaal gemengd met straling van bijna dezelfde golflengte. Door het kleine verschil ontstaan er zwevingen, een signaal dat veel langzamer golft dan het origineel maar wel alle informatie heeft overgenomen. HIFI kan die informatie uiteenrafelen in verschillende ‘kleuren’ en zo de vingerafdruk van allerlei stoffen opsporen.

Deze planetaire nevel heet NGC 6543 of de Cat’s Eye Nebula en bestaat uit ringen van weggeblazen gas rond een uitgebrande ster. bron: NASA / ESA / Hubble. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Nieuwe wereld in terahertzlicht

Astronomen verwachten dat er een compleet nieuwe wereld voor ze opengaat als ze in terahertzstraling naar de sterren kijken. Zo gaat HIFI de zwakke warmtestraling zoeken van grote waterwolken tussen de sterren. Het watermolecuul H2O zit met drie bouwstenen simpel in elkaar en kan volgens astronomen makkelijk onstaan in de gaswolken rond en tussen de sterren. Sommige onderzoekers denken dat water betrokken is bij het ontstaan van sterren (zoals de zon) en planeten (zoals Mars – en de aarde!). Omdat water zijn warmtestraling precies in het nog niet bekeken terahertzgebied uitzendt, heeft niemand die theorie tot nog toe kunnen bewijzen. Herschel en HIFI moeten daar verandering in brengen.

Herschel zoekt in zijn geschatte levensduur van 3 jaar meer doen dan water zoeken. Zo bekijkt de telescoop hoe een ster zo zwaar als de zon aan zijn einde komt. Die sterren blazen een deel van hun buitenlaag de ruimte en vormen zo prachtige planetaire nevels. De samenstelling van zo’n nevel spreekt weer boekdelen over hoe de ster in elkaar zat en zijn brandstof heeft opgemaakt. Zulke nevels verspreiden chemische stoffen door het heelal die alleen in de kern van sterren kunnen ontstaan. De stikstof, zuurstof en koolstof waar wij levende wezens uit bestaan werden ooit gebakken in het hart van een ster. Van dode sterren naar leven op aarde? Herschel gaat duidelijk maken hoe.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 12 september 2007

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.