Met de ontwikkeling van een uiterst gevoelige röntgensensor heeft het Nationaal Instituut voor Ruimteonderzoek SRON de basis gelegd voor een nieuw type röntgencamera voor gebruik in de ruimte. De camera zal het mogelijk maken om met ongekende gevoeligheid kleurenfoto’s in röntgenlicht te maken van astronomische objecten zoals sterrenstelsels en zwarte gaten. Dergelijke waarnemingen kunnen in de toekomst nieuwe inzichten opleveren over het ontstaan en de evolutie van ons heelal. Promovendus Wouter Bergmann Tiest verdedigt aanstaande maandag aan de Universiteit Utrecht het proefschrift dat hij schreef op basis van zijn werk bij SRON aan de röntgensensor, de zogenaamde microcalorimeter.

Ruimteonderzoek is een samenspel tussen wetenschap en technologie. Terwijl de wetenschappelijke vragen de drijvende kracht zijn achter baanbrekende ruimtemissies, is het de stand van de technologie die de grenzen van de mogelijkheden bepaalt. Een technologische stap vooruit biedt dus vaak meteen interessante wetenschappelijke perspectieven. "De microcalorimeter, zoals die bij SRON ontwikkeld is, gaat in de toekomst vrijwel zeker revolutionaire wetenschap opleveren.", aldus Wouter Bergmann Tiest.

Wereldrecord

Het hart van de microcalorimeter is een supergeleidende thermometer die het mogelijk maakt om de temperatuurstijging als gevolg van één enkel röntgenfoton te meten. Die temperatuurstijging veroorzaakt een verhoging van de weerstand in een stroomkring. De verandering in de stroom die dit tot gevolg heeft, moet vervolgens weer extreem nauwkeurig worden vastgesteld. Dat gebeurt met behulp van een supergeleidende stroomversterker, een SQUID. Door de microcalorimeter af te koelen tot nabij het absolute nulpunt kunnen de ruimteonderzoekers de gevoeligheid van de sensor optimaliseren, waardoor het signaal van het gemeten röntgenfoton er des te sterker uitspringt. "Met de prestaties die we op dit moment halen met onze microcalorimeter zijn we wereldrecordhouder.", aldus dr. Henk Hoevers, projectleider en co-promotor van Bergmann Tiest.

Maar met één microcalorimeter kun je nog geen afbeelding maken. Daarvoor moet je er een aantal van als pixels in een verband zetten. Met subsidie van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA werkt SRON nu aan een ‘array’ van 32 bij 32 microcalorimeters. "Een camera uitgerust met microcalorimeters combineert spectrale en afbeeldende informatie. Dat gaat zeker leiden tot nieuwe inzichten in de röntgensterrenkunde.", zegt Wouter Bergmann Tiest.

Bij ESA is momenteel de röntgentelescoop XEUS in studie. De lancering moet plaatsvinden omstreeks 2015. SRON mikt met de microcalorimeters op deelname aan de XEUS-missie. XEUS is niet alleen vanwege de microcalorimeters een revolutionaire missie. De röntgentelescoop moet een brandpuntsafstand krijgen van maar liefst 50 meter. Zon lange satelliet is niet te lanceren. Daarom zal de satelliet bestaan uit twee losse modules, één met de spiegels en één met de detectoren. De twee modules volgen elkaar op een afstand die op minder dan één millimeter te beheersen is. De microcalorimeters van SRON zijn gepland voor de detectormodule.

De promotie van Wouter Bergmann Tiest vindt plaats op 1 maart om 16:15 uur in het Academiegebouw van de Universiteit Utrecht, Domplein 29, Utrecht. De titel van het proefschrift is: Energy Resolving Power of Transition-Edge X-ray Microcalorimeters. Als promotor treedt op prof. dr. ir. J.A.M. Bleeker en als co-promotor dr. H.F.C. Hoevers.