Herschel ziet het onzichtbare...

Herschel is een telescoop die in de ruimte vliegt. Het is een telescoop die kijkt naar licht dat onze ogen niet kunnen zien: (ver)infraroodstraling en licht met een golflengte van minder dan een millimeter (sub millimeter straling). Infraroodstraling noemen we ook wel ‘warmtestraling’. Misschien ken je de beelden van nachtkijkers: mensen en warmbloedige dieren lichten dan ook in het pikkedonker nog helder op.

Natuurlijk zoekt Herschel geen levende wezens in de ruimte. De infraroodstraling waar deze satelliet gevoelig voor was (Herschel werkte van 2009 tot in 2013) wordt onder meer uitgezonden door watermoleculen. Het zoeken naar water in het heelal was dan ook een belangrijke opdracht. De straling kan bovendien door stofwolken heen dringen. Herschel kan daarom dingen zien die voor andere telescopen verborgen blijven.

Herschel bevat drie instrumenten om het opgevangen licht te analyseren. In de opstelling bij Science LinX zie je een schaalmodel van de satelliet en kan je via een multitouch scherm informatie opvragen over de lancering, de instrumenten, de missie en nog veel meer.

IJskoude telescoop kijkt naar warmte
De straling die Herschel opvangt is op aarde nauwelijks te zien. Waterdamp in de atmosfeer houdt infrarode en sub millimeter straling tegen. Alleen door telescopen op grote hoogte in kurkdroge gebieden te bouwen kan je er iets van opvangen. Dat gebeurt bijvoorbeeld in Chili, waar de ALMA telescoop is gebouwd op een vijfduizend meter hoog gelegen plateau.

Maar ook in de ruimte is het niet eenvoudig deze straling goed te zien. Infrarood is warmtestraling, dus warmte verstoort de ontvangst. De satelliet heeft daarom een groot hitteschild, die de hitte van de zon blokkeert. Bovendien werden de instrumenten gekoeld met vloeibaar helium, tot ongeveer twee graden boven het absolute nulpunt. Dat is 271 graden onder nul!

Door het koelen verdampt er steeds een klein beetje vloeibaar helium. In 2013 raakte alle helium in de satelliet op, waarna de missie van de telescoop werd beëindigd. Bijtanken was onmogelijk, want Herschel bevond zich heel ver van de aarde, op een afstand van anderhalf miljoen kilometer.

Wat heeft Herschel gezien?
Het voorbereiden van een ruimtemissie als die van Herschel kost tientallen jaren. Ontwerpen, plannen, bouwen en dan lanceren. Vervolgens kon de satelliet ruim drie jaar metingen verrichten. En het duurt nog vele, vele jaren voordat al die gegevens zijn uitgewerkt en geanalyseerd. Maar er is al een aardige stroom aan wetenschappelijke artikelen ontstaan. We noemen een paar leuke resultaten.

Herschel heeft ontdekt dat het universum best nat is. Er is heel veel water gezien. Niet in plassen en meertjes, maar in ijskoude wolken watermoleculen. Daarnaast keek Herschel naar de vorming van sterren. Een ster ontstaat doordat de zwaartekracht een stofwolk doet ineenstorten. Die stofwolk blokkeert het zicht op de jonge sterren. Gebieden waar veel sterren gevormd worden, zoals de beroemde ‘Pillars of Creation’, zijn dan ook gehuld in stof waar de meeste telescopen niet doorheen kunnen kijken. Herschel kon dat wel en heeft laten zien dat er verrassend veel sterren werden gevormd in sterrenstelsels uit het jonge heelal, zo’n 5 miljard jaar na de Oerknal.

Verder heeft Herschel allerlei verschillende moleculen aangetroffen in de ruimte, en bijvoorbeeld een ring van stof rond een ster gefotografeerd. Dankzij al deze resultaten leren sterrenkundigen meer over hoe het heelal in elkaar zit en hoe sterren en planeten zijn gevormd.

Innovatie & kennis dankzij Herschel
Kennis over het heelal is interessant om meer te weten te komen over de geschiedenis van het heelal. En de instrumenten die voor zo’n satelliet gemaakt zijn, leveren een heleboel innovatie en kennis op.

Eén van de instrumenten in de Herschel telescoop is HIFI (Heterodyne Instrument for the Far-Infrared). Dit is een spectroscoop, een instrument dat licht uiteenrafelt en kijkt hoeveel er op welke golflengte is uitgezonden. HIFI is grotendeels ontwikkeld en gebouwd door SRON in Groningen. SRON, de ‘Stichting Ruimteonderzoek Nederland’ is een organisatie die apparatuur bouwt voor wetenschappelijke satellieten en heeft vestigingen in Utrecht en Groningen.

SRON Groningen zit in hetzelfde gebouw als het Kapteyn Instituut voor Sterrenkunde, waarin alle sterrenkundigen van de RUG zijn ondergebracht. Die hebben samengewerkt met de specialisten van SRON bij de ontwikkeling en bouw van HIFI. Tientallen specialisten hebben jarenlang gewerkt aan dit instrument, tot wel driehonderd tijdens het hoogtepunt van de bouwactiviteiten. Dat leverde een heleboel goed geschoolde en ervaren technici op, waarvan er later veel zijn gaan werken in de industrie en het bedrijfsleven. Naast de wetenschappelijke kennis produceert een project als Herschel dus ook heel veel ‘menselijk kapitaal’.

Verder blijken de detectoren waarmee het Herschel het licht bestudeert ook aardse toepassingen te hebben. Terahertz detectoren, ontwikkeld voor HIFI, kan je op verschillende plekken inzetten. Ze worden al gebruikt op Schiphol, om passagiers te scannen. Met terahertz straling kun je namelijk dwars door kleding heenkijken, om te speuren naar verborgen wapens of explosieven. En je kunt er bloembollen mee controleren op kwaliteit!

De sterrenkunde biedt perspectief
Droom jij ook wel eens van reizen naar de sterren? De RUG biedt een opleiding sterrenkunde, waarmee je heel veel kanten uit kunt. Nederland hoort bij de top-5 van de wereld als het om sterrenkunde gaat en in Nederland opgeleide sterrenkundigen staan overal goed bekend.

Maar ook als je meer technisch bent aangelegd kun je in de sterrenkunde aan de slag. Bijvoorbeeld bij het ontwerpen en bouwen van nieuwe apparatuur. Vaak gaat het om detectoren, die allerlei vormen van straling kunnen waarnemen. In samenwerking met SRON bouwen Groningse wetenschappers aan detectoren voor satellieten, maar ook voor de ALMA telescoop in Chili. Dit is hooggekwalificeerd technisch werk, waarmee je ook goed uit de voeten kunt bij bedrijven buiten de sterrenkunde.

Bij sterrenkunde komt ook een heleboel wiskunde kijken. Dit zit verwerkt in de opleiding, en daarom gaan sterrenkundigen ook wel aan de slag bij grote bedrijven waar ze complexe gegevensstromen analyseren. Je moet dan denken aan de aandelenhandel, banken of verzekeraars. Sterrenkundigen zijn specialisten in het omgaan met grote databestanden, de Big Data.

Maar je kunt natuurlijk ook een carrière als sterrenkundige kiezen en met de gegevens van al die satellieten en telescopen zelf gaan speuren naar de geheimen van het universum!

Colofon
Met bijzondere dank aan prof. dr. Peter Barthel. Neem contact op met iemand van Science LinX indien je hier ook genoemd zou moeten worden.

Auteur
René Fransen