Financiering voor Nederlandse bijdrage aan Extremely Large Telescope

De ontwikkeling van een Nederlands instrumentratiepakket voor de Extreme Large Telescope (ELT) krijgt financiering vanuit de Nationale Roadmap voor Grootschalige Wetenschappelijke Infrastructuur van de NWO. De ELT moet veruit de grootste telescope ter wereld worden. De bouwkosten van ELT zijn begroot op 960 miljoen euro.

Met de ELT, die voorheen de European Extremely Large Telescope (E-ELT) heette, hopen onderzoekers nieuwe inzichten op te doen over de aarde als levende planeet in het heelal. Een aantal Nederlandse partijen werken aan het Nederlandse van het instumentatiepakket voor deze telescoop. Dit deel is nauwkeurig afgestemd op de Nederlandse wetenschappelijke interesses en expertise, meldt de NWO. Dit moet de leidende positie van Nederland in de sterrenkunde voor decennia waarborgen.

De ELT is ontworpen door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) en kent een effectief oppervlak van 1.116 m2. ESO stationeert de telescoop op Cerre Armazones in Chili

Telescoop moet nieuwe inzichten opleveren

De nieuwe telescoop moet helpen met het vinden van antwoorden op uiteenlopende wetenschappelijke vragen over het heelal. In hoeverre lijkt exoplaneet Promixa b bijvoorbeeld op de aarde? En in hoeverre is er leven aanwezig op deze exoplaneet? De ELT geeft astronomen de mogelijkheid tot het bestuderen en scherper in beeld brengen dan ooit van zwakkere objecten in de ruimte. “Onze buurster heeft een planeet die qua grootte en baan heel erg op de aarde lijkt, genaamd Proxima b. Met de instrumenten die op de ELT komen, kunnen we achterhalen wat de eigenschappen van die wereld precies zijn”, legt hoofdonderzoeker Ignas Snellen, hoofdaanvrager van de financiering door de NWO, uit.

Vanuit Nederland wordt een deel van het instumentatiepakket voor de ELT ontwikkelt. Het gaat om een drietal instrumenten. Van het midinfrarood-instrument METIS is Nederland projectleider. Snellen: “Met METIS kunnen we achterhalen of Proxima b een atmosfeer heeft en wat voor gassen er in die atmosfeer zitten. We werken al een tiental jaar aan dit instrument. Het zal dan ook het eerste zijn waarmee we metingen kunnen doen.”

MOSIAC en EPICS

Het tweede instrument is MOSIAC, een multi-objectspectrograaf. Deze kan honderden sterren en sterrenstelsels gelijktijdig waarnemen en hiervan gedetailleerde spectra maken. Het derde instrument is EPICS, toegespitst op het detecteren en karakteriseren van exoplaneten. Dit instrument is nog volop in ontwikkeling. Snellen: “Voor het derde instrument genaamd EPICS, zitten we echt nog in de beginfase met studies over het instrument en de technische aspecten.”

De bouw van EPICS staat pas halverwege de jaren 2030 op de planning. Het instrument is echter veelbelovend, stelt Snellen. “Daarmee kunnen we kijken naar gereflecteerd licht. In plaats van naar één of twee werelden te kijken, kunnen we een hele groep van dit soort objecten bestuderen. Dus niet alleen exoplaneet Proxima b, maar ook aardachtige planeten rond andere sterren. Tegen de tijd dat EPICS af is, ben ik al ver in de zestig, maar ik kijk er heel erg naar uit. EPICS en METIS zijn twee instrumenten waarmee we exoplaneten heel goed kunnen gaan waarnemen.”

Metingen vanaf de aarde

De enorme omvang van de ELT biedt interessante mogelijkheden. Want waar je James Web Space Telescope (JWST) metingen vanuit de ruimte doet, moet de ELT dit vanaf de aarde doen. Het oppervlak van de ELT maakt dit mogelijk. Snellen legt uit: “Met het grote oppervlak van de ELT kunnen we meer licht opvangen en dus zwakkere objecten waarnemen en vele malen scherper kijken dan de JWST. De spiegel van de JWST heeft een diameter van 6,5 meter. De ELT is bijna vijf keer zo groot.”

Het in kaart brengen van de ruimte vanaf de aarde brengt uitdagingen met zich mee. Denk daarbij aan de aardatmosfeer, die het beeld kan verstoren. “Als je vanuit de ruimte kijkt, heb je geen last van de aardatmosfeer. Een turbulente atmosfeer maakt het soms moeilijk om scherp te kijken”, zegt Snellen. Ook het enorme warmteschil waarmee de JWST is uitgerust biedt voordelen en zorgt dat de telescoop erg koel blijft, waardoor minder ruit ontstaat dan indien je vanaf de grond naar warmtestraling kijkt.

De ELT moet over vijf jaar zijn eerste waarnemingen kunnen doen. Snellen is enthousiast. “Het mooie is dat we dan de JWST hebben die in sommige dingen beter is en daarbij de superieure kwaliteiten van de ELT. Die data kunnen we dan combineren. Dat wordt fantastisch! We gaan zoveel leren over de eerste sterren, de vorming van sterrenstelsels en de vraag of wij alleen zijn in het heelal. Persoonlijk kijk ik er voornamelijk naar uit om meer te leren over Proxima b. Dat is heel spannend”, zegt de onderzoeker.

The world’s biggest eye on the sky

De telescoop wordt ook wel ‘the world’s biggest eye on the sky’ genoemd en is qua omvang vergelijkbaar met een voetbalstadion. Dit brengt unieke uitdagingen met zich mee. Zo is de telescoop voorzien van een spiegel die bestaat uit 798 deelspiegels en een diameter kent van 39 meter. Voor het ondersteunen hiervan is TNO ingeschakeld, dat een prototype ontwierp in samenwerking met VDL-ETG (bouwer/engineer) en NOVA (apparatuur en software metingen).

In dit prototype is elk van de 798 spiegels voorzien van een ondersteunende structuur van staal en aluminium. Een combinatie van een flinterdun membraan, 27 dunne pinnetjes en een metalen balanceerconstructie houden de individuele spiegel op zijn plek. Het ontwikkeling van deze constructie is uitdagend. Onder meer door de maximale afwijking van slechts enkele nanometers die is toegestaan. Een grotere afwijking zou namelijk tot een onscherp beeld leiden. De spiegels draaien met behulp van luchtdruk.

“Mooi om te zien dat de grote investeringen die dit kabinet doet in wetenschap zich nu ook daadwerkelijk vertalen in grootschalige wetenschappelijke infrastructuur. State-of-the-art wetenschappelijke onderzoeksfaciliteiten hebben een enorme aantrekkingskracht op (jong) talent en zijn een impuls voor de sterke positie in Europa en in de rest van de wereld”, aldus minister Robbert Dijkgraaf van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap (OCW).

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Afbeeldingen: ESO/L. Calçada/ACe Consortium