Agency

Planck levert nieuwe kijk op kosmisch theater

12/01/2011 484 views 0 likes

ESA / Space in Member States / Belgium - Nederlands

Afgelopen dinsdag werden tijdens een persvoorstelling in Parijs de eerste resultaten voorgesteld van ESA’s wetenschappelijke missie Planck. Daarbij staan de koudste objecten in het heelal centraal, van binnen in ons eigen melkwegstelsel tot de verste regionen van de kosmos.

Als William Shakespeare een hedendaagse astronoom zou zijn, dan zou hij misschien wel schrijven dat ‘het universum een schouwtoneel is en de sterrenstelsels de spelers’. Planck levert ons nieuwe inzichten in zowel het toneel als de spelers door het drama van de evolutie van ons heelal te onthullen.

ESA publiceerde in juli vorig jaar al de eerste opname die Planck van de volledige hemel maakte. Nu zijn er de eerste wetenschappelijke resultaten, deze week wereldkundig gemaakt door de Planck Collaboration op een belangrijke wetenschappelijke conferentie in Parijs. Ze zijn gebaseerd op 25 papers die bij het tijdschrift Astronomy & Astrophysics werden ingediend.

Planck onderzoekt de kosmische infrarode achtergrond

Veel resultaten zijn gebaseerd op de Early Release Compact Source Catalogue van het project Planck. Deze catalogus is te vergelijken met een lijst van castings in de theaterwereld.

Planck bekijkt de hele hemel immers continu in millimeter- en submillimetergolflengtes. Op basis daarvan werd een catalogus samengesteld met duizenden individuele uiterst koele bronnen die de wetenschappelijke wereld nu verder kan onderzoeken.

‘Dit is een groot moment voor Planck. Tot nu toe draaide alles rond het verzamelen van gegevens en lieten we hun potentieel zien. Nu kunnen we eindelijk ook heuse ontdekkingen beginnen te doen.’ Dat zegt Jan Tauber, ESA-projectwetenschapper voor Planck. We kunnen het heelal opvatten als een toneel waarop het grote kosmische drama zich in drie bedrijven afspeelt.

Telescopen die in zichtbaar licht waarnemen zien niet veel meer dan het laatste bedrijf: het tapijt van sterrenstelsels dat ons omgeeft. Maar Planck kan ook metingen uitvoeren in golflengten die zich uitstrekken van infrarode golven tot radiogolven. Daardoor kan hij terug in de tijd ‘kijken’ en ons ook de twee eerste bedrijven laten zien.

De nu bekendgemaakte resultaten bevatten belangrijke nieuwe informatie over het middelste bedrijf, toen de sterrenstelsels gevormd werden.

Planck heeft bewijzen gevonden voor het bestaan van een verder onzichtbare populatie van sterrenstelsels die verborgen ligt in miljarden jaren oud stof en waarbij sterren werden gevormd aan een ritme dat 10 tot 1000 keer hoger ligt dan wat we vandaag in ons eigen melkwegstelsel waarnemen.

Deze populatie werd nooit eerder in deze golflengtes waargenomen. ‘En dit is nog maar een eerste stap. We zijn nog maar aan het leren hoe we deze gegevens kunnen gebruiken om er maximaal informatie uit te kunnen halen’, zegt Jean-Loup Puget van het Centre national de la recherche scientifique (CNRS)-Université Paris Sud (Orsay, Frankrijk).

Uiteindelijk zal Planck ons het beste beeld tot nu toe opleveren van het eerste bedrijf: de vorming van de eerste grootschalige structuren in het heelal, waar later de sterrenstelsels werden geboren. Men komt deze structuren op het spoor via de zogenaamde kosmische microgolfachtergrondstraling. Die kwam amper 380.000 jaar na de Big Bang vrij, toen het heelal afkoelde.

Maar om deze achtergrondstraling goed te kunnen waarnemen moet eerst een hele reeks storende straling van bronnen op de voorgrond worden verwijderd, waaronder de individuele objecten uit de Early Release Compact Source Catalogue en verschillende bronnen van zogenaamde diffuse emissie.

Planck zoemt in op emissie in Rho Ophiucus

Afgelopen dinsdag kondigde men ook een nieuwe belangrijke stap aan bij de verwijdering van deze storende emissie. Het gaat hier om een diffuse gloed, die het meest geassocieerd wordt met de dichte en stofrijke regionen van ons melkwegstelsel, waarvan de oorsprong al jarenlang een raadsel is.

Maar Planck verzamelt zoals nooit tevoren gegevens over een breed spectrum van golflengtes. Die bevestigen de theorie dat de emissie afkomstig is van stofdeeltjes, die als gevolg van botsingen met snel bewegende atomen of bundels ultraviolet licht tientallen miljarden keer per seconde beginnen rondtollen.

Met behulp van dit nieuwe inzicht kan men deze lokale ‘nevel’ van microgolven met een grotere nauwkeurigheid verwijderen uit de gegevens van Planck, zodat de kosmische achtergrondstraling onberoerd blijft.

‘Dit is een geweldig resultaat, dat mogelijk is dankzij de uitzonderlijke kwaliteit van de gegevens van Planck’, aldus Clive Dickinson van de universiteit van Manchester in het Verenigd Koninkrijk.

De nieuw ontdekte supercluster van sterrenstelsels PLCK G214.6+37.0

Er werden ook nog heel wat andere resultaten van Planck voorgesteld met details over verre clusters van sterrenstelsels, die nog andere spelers zijn van het kosmisch schouwtoneel. Ze duiken in de gegevens van Planck op als compacte silhouetten tegen een achtergrond van kosmische microgolfstraling.

Men heeft er al 189 kunnen identificeren, waaronder 20 nog onbekende clusters waarvan het bestaan ook bevestigd werd door ESA’s röntgenobservatorium XMM-Newton.

Planck speurt de hele hemel af en heeft daarom de beste kansen om de meest massieve voorbeelden van deze clusters te vinden. Ze zijn zeldzaam en hun aantal is een gevoelige indicatie van het soort heelal waarin we leven, hoe snel het uitdijt en hoeveel materie het bevat.

‘Deze waarnemingen zullen de bouwstenen zijn bij de opbouw van onze kennis over het heelal’, zegt Nabila Aghanim (CNRS-Université Paris Sud).

‘De huidige resultaten zijn maar het topje van de wetenschappelijke ijsberg. Door de grote inzet van iedereen die bij het project is betrokken overtreft Planck alle verwachtingen’, zegt ESA’s Director of Science and Robotic Exploration David Southwood.

‘Naast de ontdekkingen die nu werden aangekondigd bevat deze catalogus het ruw materiaal voor nog veel andere ontdekkingen. Maar zelfs dan hebben we de echte schat nog niet in onze handen: de kosmische microgolfachtergrondstraling zelf.’

Planck blijft het heelal ondertussen verder verkennen. De volgende gegevens worden in januari 2013 vrijgegeven en zullen de kosmische microgolfachtergrondstraling met nooit eerder geziene details onthullen. Dat is dan de ouverture van het kosmisch drama: een beeld van het begin van alles.

Achtergrond

Planck blijft het heelal verder verkennen

Planck is een missie van de European Space Agency (ESA), die het project sinds de aanvang in 1993 heeft geleid en de ontwikkeling van de satelliet, de lancering en de operaties heeft gefinancierd.

De industriële hoofdaannemer voor Planck was Thales Alenia Space (Cannes, Frankrijk). Bedrijven uit heel Europa hebben bijgedragen tot de ontwikkeling van Planck. Heel bijzondere bijdragen tot de ontwikkeling kwamen van Thales Alenia Spazio (Turijn, Italië) voor de dienstmodule, Astrium (Friedrichshafen, Duitsland) voor de reflectoren van Planck en Oerlikon Space (Zürich, Zwitserland) voor de structuren van de nuttige lading. De meeste van de uitdagende cryogene en optische tests gebeurden in het Centre Spatial de Liège in België en de gebouwen van Thales Alenia Space in Cannes.

Twee grote internationale consortia, die in totaal ongeveer 50 wetenschappelijke instituten in Europa en Noord-Amerika omvatten en die gefinancierd werden door agentschappen uit de deelnemende landen, hebben elk uitzonderlijke knowhow tot stand gebracht bij de ontwikkeling van het Low Frequency Instrument (LFI) en het High Frequency Instrument (HFI).

Klik op de links LFI en HFI voor meer informatie over deze instrumenten.

De lancering van Planck en Herschel met een Ariane 5-raket vanuit Kourou in Frans-Guyana op 14 mei 2009

Belangrijke bijdragen van de industrie tot de ontwikkeling van deze instrumenten zijn afkomstig van Thales Alenia Space (Milaan, Italië) voor LFI en Air Liquide-DTA (Grenoble, Frankrijk) voor HFI.

De consortia zijn ook verantwoordelijk voor de wetenschappelijke operaties van hun respectieve instrumenten en de verwerking van de bekomen gegevens.

Ze worden geleid door de volgende hoofdonderzoekers: J.-L. Puget van het Institut d’Astrophysique Spatiale in Orsay (Frankrijk) staat aan het hoofd van HFI (vooral gefinancierd door CNES en CNRS [INSU, IN2P3]), terwijl N. Mandolesi van het Instituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica in Bologna (Italië) LFI leidt (hoofdzakelijk gefinancierd door ASI en INAF).

NASA financierde het US Planck Project met het Jet Propulsion Laboratory (JPL) als thuisbasis. Daarbij zijn onderzoekers van verschillende Amerikaanse instituten betrokken met een belangrijke bijdrage tot de inspanningen van deze twee consortia.

Een consortium van Deense instituten (voor meer informatie klik hier) wordt gefinancierd door de Danish National Research Council en nam met ESA deel aan de gezamenlijke ontwikkeling van de twee reflectoren voor de telescoop van Planck.

Planck wordt gevolgd door een vluchtcontroleteam vanuit het Mission Operations Centre (MOC) in het European Space Operations Centre (ESOC) van ESA in Darmstadt (Duitsland).

Het Planck Science Office bevindt zich in het European Space Astronomy Centre (ESAC) van ESA in Spanje. Het staat aan het hoofd van het onderzoek en coördineert de wetenschappelijke operaties van de twee instrumenten.