Traditionele technieken om de structuur van het heelal in kaart te brengen zijn beperkt. Ze creëren ofwel een plat 2D-beeld, ofwel focussen op enkele details. Maar dat staat op het punt te veranderen: Akira Endo (TU Delft) heeft een ERC Consolidator Grant ontvangen voor zijn TIFUUN-project, dat 3D-kaarten zal maken van grote delen van het heelal, tot op wel tien miljard lichtjaar afstand. SRON en de TU Delft werken samen aan het TIFUUN-project.

Het heelal is niet overal hetzelfde. Sommige plekken zijn dichter bepakt met materie en energie – zoals sterrenstelsels – andere plekken zijn bijna leeg. ‘In zekere zin kun je het je voorstellen als een bos,’ legt Akira Endo uit. ‘Lange en ingewikkelde clusters van sterrenstelsels vormen de bomen, de sterrenstelsels zelf zijn dan de bladeren, maar buiten de stam en de takken is er niets.’ Een ander woord voor dit bos is het ‘kosmische web’, een voorstelling van het heelal waarin alle materie in een web bijeen hangt. En net als een bos is het kosmische web in ontwikkeling. Endo: ‘We willen die groei begrijpen, door te kijken hoe het begon. Ik hoop de geschiedenis van alle materie bloot te leggen, teruggaand tot de eerste miljarden jaren van het heelal.’

Het nieuwe instrument om dit mogelijk te maken heet Terahertz Integral Field Unit with Universal Nanotechnology, ofwel TIFUUN. Terahertzstraling zit in het ver-infrarode deel van het elektromagnetische spectrum en is kenmerkend voor verre sterrenstelsels. De term Integral Field Unit (IFU) staat voor een supergeleidende schakeling die op een siliciumwafel is aangebracht. Dit patroon is een array van “spaxels”—pixels die elk onafhankelijk het spectrum meten van een punt aan de hemel. En hoewel ze in een 2D-vlak staan opgesteld, leveren deze spaxels samen een 3D-beeld op. De term Universal Nanotechnology verwijst naar het “open-hardware”-aspect van TIFUUN, wat betekent dat de nanotechnologie ervan beschikbaar zal zijn voor wetenschappers over de hele wereld.

TIFUUN zal als eerste worden toegepast op de Japanse ASTE 10-m telescoop in Chili. Dit is bekend terrein voor Endo. In 2017 reisde hij naar de ASTE-telescoop, in de Atacama-woestijn op vijfduizend meter hoogte, om te werken aan DESHIMA, de technologie die de belangrijke basis legde voor TIFUUN. ‘Door naar deze droogste woestijn op aarde te gaan, kunnen we veel eerder dan toekomstige satellietmissies nieuwe technologie gebruiken om spannende sterrenkundige ontdekkingen te doen.’ Het DESHIMA-project was een pionier op het gebied van de zogenaamde geïntegreerde supergeleidende spectrometer-technologie (ISS).

TIFUUN is de natuurlijke evolutie van DESHIMA, aangezien die laatste een proof-of-concept voor spaxels was. TIFUUN combineert meer spaxels, die intelligenter samenwerken. Endo: ‘Ongetwijfeld zal dat veel antwoorden geven op de meest fundamentele vragen in de astronomie. Maar als ik eerlijk ben, hoop ik dat het project evenveel vragen zal opleveren: want dat zou betekenen dat we de grenzen van de sterrenkunde hebben verlegd.’

De toekenning van de ERC Grant betekent het opstarten van een nieuwe samenwerking tussen SRON en de TU Delft. Belangrijke hardware, zoals cryogene componenten en uitleeselektronica, wordt ontwikkeld bij SRON. Instrumentmakers en astronomen van SRON dragen bij aan het ontwerp van TIFUUN en de daadwerkelijke observaties die ermee gedaan zullen worden.