Op de agenda voor 30 augustus: de lancering van de ruimtetelescoop Nancy Grace Roman. Die heeft een veel groter blikveld dan voorgangers. Vijf vragen over Nasa’s nieuwe prestige-instrument – dat onderdelen van afgedankte spionagesatellieten bevat.
is wetenschapsredacteur voor de Volkskrant. Hij schrijft over sterrenkunde, natuurkunde en ruimtevaart.
Wat voor ontdekkingen moet ruimtetelescoop Nancy Grace Roman na lancering precies gaan doen?
De kersverse telescoop Nancy Grace Roman is grofweg zo groot als een lijnbus en heeft ‘ongeveer de massa van een tyrannosaurus rex’, zoals de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie Nasa het zelf omschrijft. Het is een instrument waarin 32 duizend kabeltjes zitten die, als je ze allemaal aan elkaar zou vastmaken, samen achtmaal de hoogte van de Mount Everest overbruggen.
Met al dat materiaal maken wetenschappers straks zeer gedetailleerde foto’s van de kosmos. Zo hopen onderzoekers onder meer antwoorden te vinden op de raadsels van donkere materie en donkere energie, die samen goed zijn voor zo’n 95 procent van de energie-inhoud van het heelal, maar nog bijna geheel onbegrepen.
De eerste van die twee, donkere materie, is een goedje dat in bijna elke praktische zin onzichtbaar is. Astronomen kwamen het indirect op het spoor. Ze ontdekten dat sterrenstelsels, samenballingen van miljarden sterren, eigenlijk te snel om hun as draaien. De sterren in die stelsels zouden in theorie moeten wegschieten als stoeltjes in een zweefmolen waarvan de kabels knappen, maar dat gebeurt niet. Iets moet dus zorgen voor extra stevige kabels, zo luidt de gedachte, in dit geval zou dat extra zwaartekracht zijn. En die is afkomstig van die onzichtbare, donkere materie, waarvan nog niemand weet wat het precies is – en zelfs niet of het wel materie is.
De Nancy Grace Roman zal in de jacht op antwoorden zo veel mogelijk sterrenstelsels op de foto zetten, die samen een soort 3D-kaart van een deel van het heelal moeten opleveren. Zo moet de telescoop de invloed van die onzichtbare materie, waarvan de aanwezigheid zich overigens op meer manieren indirect openbaart, onthullen.
Tegelijk moet de telescoop de invloed van de zo mogelijk nog ongrijpbaardere donkere energie meten. De melkweg, het sterrenstelsel waarin wij leven, en al die andere sterrenstelsels die de Roman gaat vastleggen, zijn in zekere zin rozijnen in een krentenbol zo groot als het heelal. Wanneer je zo’n bol in de oven zet, begint het brood te rijzen en bewegen de rozijnen steeds verder uit elkaar.
Donkere energie levert het vermogen om dat te doen. Het is de oven waarin het brood rijst, of, met een andere vergelijking, een soort kosmische fietspomp die het heelal opblaast. Maar: niemand weet precies ‘wat’ die energie is. En de vraag is bovendien hoe snel de kosmische fietspomp precies pompt. Onderzoeken spreken elkaar tegen. De Nancy Grace Roman moet uitkomst bieden.
Dat is niet het enige dat het instrument moet gaan doen. Zo hoopt de Nasa met de Roman ook signalen op te vangen van verre planeten die hun bestaan onthullen door de invloed van hun zwaartekracht, of bijvoorbeeld doordat ze voor hun moederster kruisen en een waarneembaar beetje van het licht van die ster wegnemen. De doelstelling is om zo’n honderdduizend nieuwe exoplaneten te ontdekken, een fikse stap omhoog van de grove 6.200 die wetenschappers nu kennen.
De Nancy Grace Roman kan nog meer zien: zwarte gaten en planeten die rond jonge sterren worden geboren bijvoorbeeld, plus vele supernova’s, de krachtige explosies waarmee zware sterren hun levens beëindigen. Ook zal de telescoop de positie en beweging van sterren in de meer stoffige uithoeken van ons thuissterrenstelsel de melkweg in kaart brengen, en daarmee de kaart uitbreiden die eerder werd samengesteld door de succesvolle Europese ruimtetelescoop Gaia.
En dan is er nog het onbekende. ‘Ik hoop en verwacht dat de spannendste wetenschap van Roman dingen zullen zijn die we niet hadden verwacht, die we niet konden voorspellen en die nieuwe diepe vragen opleveren voor toekomstige missies’, zei Nasa-onderzoeker Julie McEnery daarover eind april tijdens een persconferentie.
Waarmee gaat de telescoop dat doen?
Het belangrijkste onderdeel is het zogeheten Wide Field-instrument, opgebouwd uit een grid van achttien detectoren ‘ter grootte van een zoute cracker’, die samen dienstdoen als één krachtige camera. Het doel van dat instrument is om zo groot mogelijke stukken van de hemel tegelijk te bekijken. Het blikveld is zo’n honderdmaal groter dan dat van Hubble, de beroemde ruimtetelescoop die al decennialang de wetenschap ondersteunt met metingen en de mensheid en passant vermaakt met prachtige opnamen van de diepe kosmos.
Opmerkelijk is overigens dat de telescoop onderdelen uit afgedankte spionagesatellieten bevat. Toen rond 2011 de eerste plannen voor de ruimtetelescoop door de Nasa werden opgetekend, besloot de Amerikaanse inlichtingendienst NRO (National Reconnaissance Office) twee nooit gelanceerde spionagesatellieten uit het tijdperk van de Koude Oorlog aan het ruimtevaartagentschap te schenken. Beide spionagesatellieten hadden grofweg het formaat van ruimtetelescoop Hubble. De onderdelen kwamen uiteindelijk terecht in wat nu de Nancy Grace Roman is.
Bij elkaar leidt dat tot een krachtig instrument, schreef Nasa-directeur Jared Isaacman in April op het sociale netwerk X. ‘Zijn foto’s worden zo groot en gedetailleerd dat er geen enkel scherm bestaat dat groot genoeg is om ze te tonen.’
Wie was Nancy Grace Roman, naar wie deze telescoop is vernoemd?
De in 2018 overleden sterrenkundige was het eerste hoofd van Nasa’s sterrenkunde-afdeling en wordt vaak omschreven als ‘de moeder’ van de beroemde ruimtetelescoop Hubble, al reikte haar invloed veel verder dan alleen dat ene succes.
Roman speelde een belangrijke rol in de ontwikkeling van de programma’s voor wetenschappelijk onderzoek waar het agentschap tegenwoordig bekend om staat, en was een stuwende kracht achter de ontwikkeling van álle zogeheten ‘great observatories’, zoals de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie haar belangrijkste ruimtetelescopen heeft gedoopt. De meest recente toevoeging aan die elitevloot is ruimtetelescoop James Webb, die sinds de lancering eind 2021 onder meer tuurt naar de vroegste sterrenstelsels die de mensheid ooit heeft waargenomen.
Zoals de Nasa het samenvat in het uitvoerige persmateriaal over de naar haar vernoemde telescoop: ‘[Romans] visie en leiderschap hebben Nasa gemaakt tot een wetenschappelijk instituut van wereldklasse en hebben de basis gelegd voor generaties van ruimtetelescopen die het menselijk begrip van de kosmos nog altijd helpen uitbreiden.’
Er hangen al best veel telescopen in de ruimte. Wat maakt de Nancy Grace Roman anders?
De Roman is dus ontworpen om brede ‘wide-field’ opnamen van de ruimte te maken. Gedurende de vijf jaar van de missie zal de telescoop meer dan vijftigmaal zoveel van de ruimte observeren als de Hubble in dertig jaar zag.
De waarnemingen kunnen worden aangevuld met die van andere belangrijke ruimtetelescopen. Zo kunnen ruimtetelescopen zoals Hubble en James Webb kleinere regio’s die opduiken in Romans waarnemingen in meer detail bestuderen.
De meeste overlap heeft de Nancy Grace Roman met de in 2023 gelanceerde Europese ruimtetelescoop Euclid, die eveneens donkere materie en energie bestudeert, in zelfs een nog groter stuk van het heelal.
Euclid zal namelijk een derde van de hemel in kaart brengen, veel meer dan Roman die zo’n 12 procent van de hemel pakt. Volgens de Nasa zijn deze twee telescopen echter complementair. Zo kijkt Roman dieper het heelal in, waardoor de telescoop een deel van de metingen van Euclid kan inkleuren met meer details.
Wat gebeurt er tijdens en na de lancering?
De lancering staat in de boeken voor zondag 30 augustus. Dan moet de Falcon Heavy-raket van ruimtevaartbedrijf SpaceX vanaf Nasa’s Kennedy Space Center in Florida het instrument in de ruimte afleveren.
Uitstel kan altijd – lanceringen in de ruimtevaart blijven vaak tot het laatste moment onzeker – maar het voortraject van de telescoop verloopt voorspoedig. Nasa-directeur Isaacman claimde in april dat de Roman ‘acht maanden voorloopt op schema en goedkoper is dan gepland’.
In de weken na lancering schakelen de meetinstrumenten aan. De ruimtetelescoop koerst ondertussen naar een zogeheten lagrangepunt – L2, voor intimi – op 1,5 miljoen kilometer afstand van de aarde. Daar trekken de zon en de aarde even hard aan de telescoop, zodat die gemakkelijker in een stabiele baan blijft. L2 is overigens een populaire bestemming voor dit soort missies; ruimtetelescopen James Webb en Euclid bevinden zich daar ook.
In totaal moet de Nancy Grace Roman vijf jaar lang de hemel observeren, met een optie voor vijf jaar daarna. De telescoop kan mogelijk ook daarna nog verder, in elk geval totdat de brandstof op is. Ongeveer drie maanden na lancering zal de telescoop zijn eerste beelden tonen, waarna de rest van het wetenschappelijk werk volgt.
Alles over wetenschap vindt u hier.
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant