In een kraakheldere winternacht fonkelen tienduizenden sterren aan de hemel. Iedereen kan ze zien. Met het blote oog, een verrekijker of een kleine telescoop. Wat niet iedereen weet, is dat er achter dit zichtbare heelal nog een heel ander heelal schuilgaat. Dit heelal openbaart zich in infraroodstraling en kan alleen worden waargenomen met speciale apparatuur. Hoe dat werkt en wat er te ontdekken valt, gaat het Kapteyn Instituut van de RUG volgend jaar in het land vertellen. De door haar voorgestelde aanpak, onder de naam ‘Ontdek het onzichtbare heelal’, leverde de Academische Jaarprijs 2007/2008 op: honderdduizend euro voor de beste vertaling van wetenschappelijk onderzoek naar een breed publiek.
Infraroodstraling werd in 1800 ontdekt door de Brits-Duitse astronoom Friedrich Wilhelm Herschel. Hij liet zonlicht door een prisma vallen, waardoor het uiteenrafelde in alle kleuren van de regenboog. Door vervolgens met een thermometer de temperatuur van de verschillende kleuren te meten, kwam hij erachter dat de temperatuurstijging van blauw naar rood doorging waar de kleur rood voor het menselijk oog ophield. Er moest dus meer zijn dan we met het blote oog konden zien. Doordat warme objecten op aarde (zoals radiatoren) veel infrarood straling uitzenden, wordt infrarood ook wel ‘warmtestraling’ genoemd. Een enigszins misleidende naam, want alle objecten stralen warmtestraling uit, ook extreem koude. Om infraroodstraling van koude objecten in het heelal waar te nemen, heb je uiterst gevoelige satellietinstrumenten nodig, die nóg kouder zijn dan de straling die ze opvangen.
Vingerafdrukken
De sterrenhemel is al zo mooi. Waarom zou je het heelal dan willen bekijken in infraroodstraling? ‘Omdat je heel andere dingen ziet dan alleen de sterren en planeten’, zegt Gijs Verdoes Kleijn, astronoom en docent virtuele waarnemingen bij het instituut. ‘Neem bijvoorbeeld een stervormingsgebied. In het zichtbare licht zie je daar heel weinig van. Al het zichtbare licht wordt geabsorbeerd door de grote stofwolk die er omheen hangt. In infrarood kijk je dwars door die stofwolk heen. Dan zie je ineens wél hoe sterren worden geboren en hoe planeten zich vormen.’ Behalve ster- en planeetvorming onthult het infrarode heelal nog veel meer geheimen. ‘Met de juiste detectoren kun je naar de vingerafdrukken van specifieke stoffen in het heelal zoeken. Bijvoorbeeld naar water, één van de belangrijkste bouwstenen voor leven.’
Kraamkamers
Het Kapteyn instituut heeft een lange traditie in infraroodonderzoek. Al in de jaren zestig en zeventig werd door de astronomen van het Groningse instituut met infraroodinstrumenten onderzoek gedaan naar de interstellaire ruimte, de ruimte tussen de sterren. Die bleek een stuk minder leeg dan aanvankelijk werd gedacht. Er zijn grote wolken van helium- en waterstofatomen te vinden, die op een gegeven moment onder hun eigen zwaartekracht ineen kunnen storten. Zo ontstaan nieuwe kraamkamers voor sterren en planeten. Door die grondig te onderzoeken, komen we volgens wetenschappers te weten hoe onze eigen aarde en de andere planeten in ons zonnestelsel zijn ontstaan.
De infraroodtraditie van het Kapteyn Instituut beleeft volgend jaar een hoogtepunt met de lancering van de nieuwe ESA-ruimtetelescoop Herschel. Aan boord zijn drie instrumenten, waaronder het Heterodyne Instrument for the Far Infrared (HIFI). Dit is het grootste en meest complexe meetinstrument dat ooit in Nederland werd gebouwd. Dat juist Nederland werd gekozen om een consortium van 23 instituten uit twaalf verschillende landen te leiden, heeft volgens Verdoes Kleijn te maken met de fysieke combinatie van twee instituten in Groningen: het Nederlands ruimteonderzoeksinstituut SRON en het Kapteyn Instituut van de RUG. ‘Infrarood-wetenschappers en instrumentbouwers werken hier samen in een prachtige synergie. Wij hebben de kennis en ervaring in huis om dit instrument te bouwen.’
Als HIFI volgend jaar operationeel is, gaan verschillende onderzoekers van het instituut ermee aan de slag. Onder meer om de vragen naar ster- en planeetvorming te beantwoorden. En om de relatie in kaart te brengen tussen stervorming en de activiteit van zwarte gaten in sterrenstelsels. Het worden spannende tijden. Veel van de antwoorden liggen in het infraroodgebied verborgen, dat is zeker. Maar pas met HIFI beschikt de wetenschap over een instrument dat in staat is om ze te achterhalen.
‘Ontdek het onzichtbare heelal’
De jury van de Academische Jaarprijs prees de brede aanpak van het Kapteyn Instituut en de samenwerking die wordt gezocht met andere instellingen. Zo komt er bijvoorbeeld een Mister en Miss Infrarood verkiezing. Science center NEMO in Amsterdam organiseert een infrarood tentoonstelling. En samen met professionele fotografen kunnen jongeren onder de zestien meedoen met een infrarood fotowedstrijd. De beste tien foto’s worden tentoongesteld in Huis Marseille, museum voor Fotografie in Amsterdam. Een centrale rol in het project is weggelegd voor de Discovery-truck, die door de RUG overal in het land wordt ingezet om jongeren te interesseren voor wetenschap en techniek. Bijna veertig keer gaat de bus speciaal voor sterrenkunde op pad naar scholen en grote steden. Met huis-tuin-en-keukenexperimenten aan boord kan het brede publiek het infrarood zelf ontdekken.
Zie verder:
- Astronomie met HIFI (Kennislinkartikel van SRON)
- HIFI heelalantenne (Kennislinkartikel)
- Test-HIFI voor ESA (Kennislinkartikel van SRON)