De nieuwe teleskoop Iso van de Europese ruimtevaartorganizatie Esa moet speuren naar de grootste raadsels van het heelal.
ELK VOORWERP in het heelal met een temperatuur van boven nul graden Kelvin (de eenheid van termodynamische temperatuur), straalt een bepaalde hoeveelheid warmte uit. Warmte is infrarode straling. Mochten we die infrarode straling kunnen zien, dan zouden sterren ook bij helder daglicht waarneembaar worden. Met onze ogen kunnen we echter geen infrarode straling onderscheiden, wél met een infrarood-teleskoop.
Maar aangezien de aarde en haar atmosfeer zelf ook warmte uitstralen, verdrinkt het infrarode licht van de sterren in deze poel. Voor een goede waarneming van het heelal in het infrarood, moet er dus een teleskoop boven de atmosfeer gebracht worden. En die teleskoop zelf moet dan nog konstant worden gekoeld, opdat zijn eigen infrarode straling zijn kijk niet zou versluieren.
Een eerste teleskoop van die aard was de Infrarood Astronomische Satelliet, Iras, die in 1983 tien maanden lang de hemel afspeurde in een gezamenlijke onderneming van het Verenigd Koninkrijk, Nederland en de Verenigde Staten.
De nieuwe Iso-teleskoop (Infrared Space Observatory) van de Europese ruimtevaartorganizatie Esa heeft verbeterde instrumenten aan boord. Hij kan met langdurige fotografische belichting werken en zeer gedetailleerde en haarscherpe beelden maken. Iso kan een bepaald objekt tot tien uur ononderbroken vizeren. Konkreet betekent dit : beelden die tien keer scherper zijn dan die van Iras.
Iso betreft een uitsluitend Europees produkt, de lancering door een Ariane op 10 november jongstleden inbegrepen. De grote uitdaging bestond in de ontwikkeling van een koelsysteem : Iso laat zich het beste vergelijken met een reusachtige termosfles, gevuld met 2.100 liter supervloeibaar helium, afgekoeld tot -271 Celsius slechts 1,8 boven het absolute nulpunt, de laagste temperatuur in het heelal. De ruimteteleskoop ziet eruit als een witte cylinder met een doorsnee van 3,50 meter en een lengte van 5,30 meter. Aan één kant van de cylinder bevinden zich twee zonnepanelen, die 600 watt elektrische energie leveren en tegelijk dienen als schild tegen de zonnestraling. Voorts is het toestel nog eens volledig ingeduffeld met termische isolatie en wel zodanig dat, mocht het toestel gevuld zijn met kokend water in de plaats van diepgekoeld vloeibaar helium, het zes jaar zou duren tot het water is afgekoeld tot op het peil van de omgevende temperatuur in de ruimte.
Binnen in het toestel bevinden zich de eigenlijke teleskoop met 60 cm doorsnee en de vier wetenschappelijke instrumenten.
TITANEN.
Eén van deze vier instrumenten is Isophot, een ver-infrarood fotometer, die meer dan honderdgekoelde infrarood-detektoren bevat. Het werd gebouwd onder supervisie van het Max Planck Instituut in Duitsland, met de firma Dornier als hoofdaannemer en als onderaannemer het Leuvense bedrijf Imec, een “spin-off” van de KU Leuven. Met dit projekt levert IMEC voor het eerst hardware voor een satelliet : in totaal meer dan 125 circuits voor integratie in de detektoren. Bij een bijna kosmische nultemperatuur werken klassieke chips heel slecht tot helemaal niet. Imec diende dan ook een heel nieuwe technologie op te zetten. Op het tot nu toe ononderzochte gebied van de heel lange golflengten kan Isophot extreem koude sterren en kosmisch stof onthullen.
De overige drie instrumenten zijn de Franse Isocam-camera en de respektievelijk Britse en Nederlandse SWS- en LWS-spektrometers. Deze instrumenten maken beelden en metingen mogelijk van een nog nooit vertoonde verfijning.
Hoewel Iso volgens Esa’s projektwetenschapper Martin Kessler “doordringt in een deel van het heelal, dat voor konventionele optische teleskopen ontoegankelijk is, ” zal het ook dichter in de buurt van de aarde onderzoek uitvoeren. Het tuig zal speciaal aandacht besteden aan Titan, de in een waas gehulde grote maan van Saturnus. In 2004 moet Esa’s Huygens-sonde er landen. Astronomen achten het mogelijk dat er zich in de atmosfeer van Titan complexe organische chemische processen afspelen, gelijkaardig aan deze welke aanleiding gaven tot het ontstaan van het leven op aarde. Iso gaat de samenstelling van Titans atmosfeer in detail onderzoeken, acht jaar voor de Huygens-sonde er een duik in neemt. Buitenaards leven in ons eigen zonnestelsel ? Het is nog altijd niet helemaal uitgesloten.
En zijn er elders in onze galaxie sterren waarrond planeten draaien ? In 1983 ontdekte Iras dat er rondom een tiental nabije sterren, waaronder Vega en Beta Pictoris, stofschijven wentelen. Dit kunnen planetenstelsels in wording zijn, ook dat wil Iso achterhalen.
Wat de astronomen ook nog boeit, zijn de zeer aktieve galaxes, die twintig keer krachtiger stralen in het infrarood dan in het zichtbare licht en tien keer meer energie uitzenden dan gewone galaxes. Wat is de bron van deze kosmische vuurtorens ? Zit er een reusachtig zwart gat in hun centrum of gaat het om een plotse uitbarsting van sterrenvorming ? En natuurlijk komt ook de veelbesproken “donkere materie” van het heelal aan bod, waarvan onrechtstreekse waarnemingsmetoden suggereren dat ze 90 tot 99 procent van de hele massa van het heelal zouden vormen. Infrarode observatie biedt de beste kans om de “bruine dwergen” (donkere sterren) in onze galaxis te zien, net als de koude wolken van waterstofmolekulen, die zich volgens de astronomen aan de buitenste rand van galaxes bevinden. Als Iso ook daarin slaagt, levert ze een misschien wel beslissende bijdrage tot de kennis van de samenstelling en de totale massa en van daaruit, van het verleden en de toekomst van het heelal.
Lode Willems
De hemelkaart, zoals Iras ze samenstelde in 1983. De rood en gele horizontale band is infraroodstraling afkomstig van koud stof in het vlak van onze eigen galaxie. De S-vormige straling komt van warmere materie in het vlak van de ekliptika. De zwarte strepen zijn gebieden die Iras niet onderzocht.
