Hemellichamen met een lage temperatuur en verre objecten die in infraroodstraling zichtbaar zijn vormen het terrein van de lage-energie astrofysica. Dit zijn bijvoorbeeld wolken waarin sterren en planeten worden gevormd, of de eerste sterrenstelsels in het vroege heelal. Terwijl gas en stof ons zicht blokkeren in zichtbaar licht, schijnt infraroodstraling er dwars doorheen. Zo kunnen we met infraroodtelescopen de samenstelling en de fysische processen bestuderen binnen zulke objecten. Daaruit leiden we af hoe sterren en planeten ontstaan en hoe sterrenstelsels evolueren van de jongste versies die we ver weg zien tot de volwassen exemplaren om ons heen.
Helaas blokkeert de waterdamp in de aardatmosfeer infraroodstraling uit de ruimte. De grondtelescopen, zoals ALMA en ASTE, staan daarom op grote hoogte in droge woestijnen. Een andere optie is om aan een ballon de stratosfeer op te zoeken, zoals STO-2, GUSTO en in de toekomst POEMM. De ideale omstandigheden vind je in de ruimte, waar alleen de telescoop zelf voor enige ruis kan zorgen. De Herschel-ruimtetelescoop bevatte gekoelde instrumenten, waarmee die ongehinderd het koele heelal heeft waargenomen. NASA’s kandidaatmissie PRIMA, net als de hiervoor genoemde missies met SRON-bijdrage, herbergt zelfs een gekoelde spiegel voor een nog betere blik op het universum.
Interstellair medium
Het gas en stof tussen sterren noemen we het interstellair medium (ISM). Op bepaalde plekken klontert het ISM samen tot grote moleculaire wolken die vervolgens instorten om sterclusters te vormen, met daarin sterren en planeten. Relatief snel daarna blazen de zwaarste sterren, die het kortste leven, de wolk uit elkaar via extreme winden of supernova-explosies. Zo ontwikkelt het ISM zich continu.
Aan boord van de Herschel ruimtetelescoop heeft het HIFI-instrument, waar SRON de leiding over had, via spectroscopie veel informatie opgeleverd over verschillende moleculen en hun snelheid binnen het ISM. Dat deed het door spectra op te nemen en die ‘streepjescodes’ af te lezen welke stoffen aanwezig zijn. De mate waarin de streepjescode verschoven is naar langere of kortere golflengtes geeft vervolgens hun snelheid aan. Denk aan een ambulance waar je aan de toonhoogte kunt horen of die naar je toe rijdt of van je af beweegt.
Ster en planeetvorming
Planeten vormen zich in het gas en stof dat rond jonge sterren draait. Het molecuul deuterium heeft een karakteristieke vingerafdruk in het infraroodspectrum en speelt daarmee een belangrijke rol in het bestuderen van planeetvorming. Totdat de planeten rond een ster hun banen hebben schoongeveegd en ze alle stof hebben verzameld, kunnen we met infraroodtelescopen de stofschijf waarnemen via deuterium.
Verre sterrenstelsels
Ons zicht over het heelal strekt zich uit tot een kleine veertien miljard lichtjaar in alle richtingen. Toch weten de verste sterrenstelsels ons te bereiken met licht vanuit hun actieve kernen, waarin superzware zwarte gaten gas uit hun omgeving opslokken en daarbij hoogenergetische straling uitzenden. Die wordt tijdens de reis naar onze telescopen uitgerekt door de uitdijing van het heelal, waarbij die verandert in laag-energetische straling in de vorm van infraroodlicht.
Actieve rol in de wetenschap
We maken bij SRON niet alleen de detectortechnologie die deze wetenschap mogelijk maakt, maar we zijn ook onderdeel van de teams die de data en software tools ontwikkelen. Daarmee zetten we de nulletjes en eentjes uit de uitlezing van ruimte-instrumenten om in toegankelijke databases voor astronomen, onder wie die bij SRON. Onze astronomen vergelijken vervolgens hun gesimuleerde modellen over het heelal met die data, waarmee ze concluderen welke modellen stroken met de werkelijkheid. Daarnaast zijn we betrokken bij het ontwerp van ruimtemissies, zodat die data opleveren voor de meeste relevante wetenschappelijke vragen.
