VLT: Sphere

Exoplanetenjager, mede door Nederland ontwikkeld, voor de Europese VLT in Chili.

VLT: Sphere

Sphere: ingenieuze planetenzoeker

De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) heeft met de Very Large Telescope (VLT) en de bijbehorende interferometer VLTI successen geboekt op de bijzondere locatie op Cerro Paranal in Chili. Maar er valt altijd nog genoeg te ontdekken. Op het gebied van planeetonderzoek gaat een nieuw instrument hierbij helpen: Sphere. Deze afkorting staat voor Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch. Dit instrument kan worden beschouwd als de planetenvinder van de VLT.

Doel

Het doel is om met Sphere planeten en hun atmosfeer buiten ons zonnestelsel direct waar te nemen; deze planeten bevinden zich in de buurt van relatief dichtbij staande sterren met leeftijden variërend van 10 miljoen tot 10 miljard jaar. Niet eerder kon op deze manier onderzoek worden gedaan naar fundamentele vraagstukken omtrent de formatie van planeten in het algemeen en natuurlijk het bestaan van planeten in bepaalde gebieden, misschien wel met condities voor bewoonbaarheid.

Adaptieve Optiek

Het moeilijke aan het waarnemen van planeten is dat de hoeveelheid licht die ervan afkomstig is gering is in verhouding tot hun ster. De detector moet dus een enorm contrast kunnen waarnemen tussen objecten die op kosmische schaal heel dicht bij elkaar staan. Hiervoor is een geavanceerd systeem nodig dat gebruik maakt van de techniek van Adaptieve Optiek: de spiegels in een telescoop worden - computergestuurd – continu aangepast tijdens het meten om effecten van turbulentie door de atmosfeer van de aarde te minimaliseren. Deze aanpassingen kunnen bestaan uit de vervorming van de spiegels zelf of van de reflectie-eigenschappen.

Contrast

Het contrastprobleem wordt aangepakt door de toepassing van twee zogenaamde armen, een spectroscopische en een polarimetrische. Deze hebben elk hun weergavekwaliteiten en zorgen ervoor dat het totale waarneembare contrast wordt verhoogd. De spectrograaf die wordt aangeduid met IFS (Integral Field Spectrograph) detecteert het intrinsieke licht van de planeten. De polarimetrische arm detecteert het licht dat planeten reflecteren.

Potentieel waarneembare planeten

Het aantal potentieel waarneembare planeten wordt beperkt door de afstand tot de telescoop en de helderheid van de begeleidende ster; als deze te fel is, is het onmogelijk de planeet ernaast nog te kunnen waarnemen. Aan de andere kant werkt de detector natuurlijk beter als er weinig ruis en veel signaal binnenkomt, dus de condities waaraan kandidaat-planeten moeten voldoen kennen om diverse redenen beperkingen. Bij de planeten die Sphere uiteindelijk waarneemt, wordt onderscheid gemaakt tussen drie leeftijdsgroepen waarbij we binnen elke groep ten minste drie planeten moeten kunnen vinden. Deze leeftijden zijn enkele tientallen jaren, enkele honderden miljoenen jaren en meer dan een miljard jaar (vergelijk met de leeftijd van de aarde die wordt geschat op 4,55 miljard jaar). Uiteindelijk moet dit onderzoek leiden naar het in kaart brengen van een uitgebreider spectrum aan planeten, zo'n 300, waarmee we een verdeling kunnen vaststellen van planeten in de zone van 2 procent van de massa van Jupiter, tot 10 maal deze massa.

Onthullingen

Een instrument dat specifiek erop gericht is de omgeving van sterren af te zoeken naar planeten zal veel onthullen over objecten die weinig licht uitstralen en de structuur rondom sterren. Daarmee opent Sphere ook perspectieven op tal van onderzoeksgebieden met betrekking tot objecten die niet direct met planeten te maken hebben, zoals bruine dwergen (sterren met weinig massa die weinig licht uitstralen) en schijven waarin massaoverdracht tussen sterren plaatsvindt.

Nederlandse inbreng

De eerste fase van het Sphere-project waarin de levensvatbaarheid van het idee werd getoetst en waarin NOVA een belangrijke rol speelde, werd met groot succes afgerond in 2004. Het instrument is vervolgens gebouwd op verschillende plaatsen in Europa. Voor Nederland is het Sterrenkundig Instituut Anton Pannekoek betrokken bij de realisatie. In 2014 zal het in gebruik worden genomen op het Paranal Observatorium in Chili, waar de eerste vier jaar basisonderzoek zal worden gedaan door het consortium dat Sphere mogelijk heeft gemaakt.

links

Sphere op de ESO-website (Eng)

Sphere op de consortium-website (Eng)

Loading player...