Een nieuw instrument dat gekoppeld is aan het 12-meter Atacama Pathfinder Experiment (APEX), 5 000 meter boven zeeniveau in de Chileense Andes, opent een nog onverkend venster op het heelal. De ‘Swedish-ESO PI receiver for APEX’ (SEPIA) zal de zwakke signalen detecteren van water en andere moleculen in de Melkweg, in andere nabije sterrenstelsels en in het vroege heelal.
SEPIA [1] is gevoelig voor licht met golflengten in het bereik van 1,4 tot 1,9 millimeter [2]. De uitzonderlijke waarnemingsomstandigheden op de extreem droge Chajnantor-hoogvlakte in het noorden van Chili zorgen ervoor dat, hoewel dit licht bijna overal op aarde wordt tegengehouden door waterdamp in de atmosfeer, SEPIA toch in staat is om de zwakke signalen uit de ruimte te detecteren. Dit golflengtegebied is van groot belang voor astronomen, omdat hier ook de signalen van water in de ruimte te vinden zijn. Water is een belangrijke indicator van allerlei astrofysische processen, zoals de vorming van sterren, en speelt naar men denkt ook een cruciale rol bij het ontstaan van leven. Het onderzoek van water in de ruimte – in moleculaire wolken, in stervormingsgebieden en zelfs in kometen binnen ons zonnestelsel – zal naar verwachting belangrijke informatie opleveren over de rol van water in de Melkweg en in de geschiedenis van de aarde. Daarnaast is SEPIA ook gevoelig genoeg om koolstofmonoxide en geïoniseerde koolstof op te kunnen sporen in sterrenstelsels in het vroege heelal.
De nieuwe SEPIA-ontvanger is in 2015 al ingezet bij astronomische testwaarnemingen met APEX. Dezelfde ontvangers worden ook geïnstalleerd op de antennes van ALMA. Resultaten van de nieuwe APEX-detector hebben laten zien dat deze goed werkt. Vandaar dat SEPIA ter beschikking wordt gesteld aan de bredere wetenschappelijke gemeenschap. Astronomen kunnen nu voorstellen indienen voor waarnemingen met SEPIA. ‘De eerste metingen met SEPIA op APEX laten zien dat we werkelijk een nieuw venster openen, dat zicht geeft op het water in de interstellaire ruimte. SEPIA zal astronomen de kans geven om naar objecten te zoeken die straks, als dezelfde ontvanger operationeel wordt op de ALMA-array, nauwkeuriger kunnen worden bekeken,’ zegt John Conway, directeur van het Onsala Space Observatory van de Chalmers University of Technology in Zweden.
Net zoals een donkere hemel cruciaal is om zwakke objecten in zichtbaar licht te kunnen zien, is een zeer droge atmosfeer nodig om op langere golflengten de signalen van kosmisch water op te kunnen pikken. Maar daarvoor zijn niet alleen droge omstandigheden vereist: om te kunnen functioneren moeten de detectors worden gekoeld tot de zeer lage temperatuur van –269 graden Celsius – slechts vier graden boven het absolute nulpunt. Recente technologische ontwikkelingen hebben zulke detectors pas nu mogelijk en goed hanteerbaar gemaakt. APEX, dat een samenwerkingsverband is van het Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), het Onsala Space Observatory (OSO) en ESO, is de grootste enkelvoudige submillimetertelescoop op het zuidelijk halfrond. Hij is gebaseerd op een prototype-antenne van het ALMA-project.
Noten
[1] SEPIA staat voor ‘Swedish ESO PI receiver for APEX’. SEPIA is ontworpen en gebouwd door de Advanced Receiver Development Group (GARD) van het Onsala Space Observatory van de Chalmers University of Technology in Zweden, en wordt ondersteund door ESO. SEPIA heeft plek voor drie ontvangers, waarvan er momenteel één op zijn plek zit. Het verwisselbare ontvangerelement is oorspronkelijk ontwikkeld en getest voor de ALMA-band 5, als onderdeel van een project in het kader van het Framework Programme FP6 (ALMA Enhancement), dat wordt gesteund door de Europese Commissie (ann15059). ESO heeft de lokale oscillatorbron geleverd, de kamertemperatuur-elektronica is vervaardigd door NRAO.
SEPIA is ook een kleur die nauw verbonden is met water. De bruine tint is karakteristiek voor pigment dat wordt gewonnen uit inktvissen van het geslacht Sepia (‘zeekatten’). Deze inktvissen, die in de wateren van zowel Zweden als Chili worden aangetroffen, worden van oudsher gebruikt voor de productie van kleurstoffen. Sepiatoning is een bekende techniek om de levensduur van foto-afdrukken te verlengen.
[2] Frequenties tussen 158 en 211 GHz.
Meer informatie
APEX is een samenwerkingsverband van het Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), het Onsala Space Observatory (OSO) en ESO. Het beheer van APEX op Chajnantor is in handen van ESO.
ALMA is een partnership van ESO (dat haar lidstaten vertegenwoordigt), NSF (VS) en NINS (Japan), samen met NRC (Canada), NSC en ASIAA (Taiwan) en KASI (Zuid-Korea), met steun van de Republiek Chili. Het Joint ALMA Observatory wordt beheerd door ESO, AUI/NRAO en NAOJ.
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die specifiek is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, dicht bij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
