Het grote probleem bij het bestuderen van planeten buiten ons zonnestelsel is het overweldigende licht van de ster ernaast. We hebben die ster nodig om de planeet te beschijnen, maar tegelijkertijd staat die spotlight ook op ons gericht. Als we het voorbeeld nemen van onze Aarde en Zon, dan is het zichtbare licht van een ster tien miljard maal helderder dan de planeet die er vlak naast staat. De uitdaging waar exoplaneetonderzoekers voor staan is vergelijkbaar met het bestuderen van een vuurvliegje dat vlak naast een helikopter vliegt waarvan de zoeklamp precies op jou staat gericht.

Coronagrafen

Om de ster af te schermen, ontwikkelt SRON coronagrafen. Dit zijn maskers die het directe sterlicht blokkeren. Maar een coronagraaf alleen is niet genoeg. Zelfs imperfecties op de nanometerschaal in telescoopspiegels zorgen ervoor dat sterlicht langs het masker lekt en verstrooid wordt. Dit creëert een patroon van lichtvlekjes die zich voordoen als planeten. Ze zijn vaak even groot en soms zelfs feller dan de planeet die we zoeken. Hierdoor ontstaat een dubbel probleem. De vlekjes zorgen voor verwarring omdat we niet weten welke vlek de planeet is, en vaak overlappen ze met het planeetvlekje waardoor analyse onmogelijk wordt.

Lees meer
Hysteretic Deformable Mirror: Mirror surface, isolation layer, parallel electrodes, piezo layer, Perp. electrodes

Vervormbare Spiegel

Om ook af te komen van het lekkende sterlicht, ontwikkelt SRON samen met de Rijksuniveristeit Groningen vervormbare spiegels. Onder hun oppervlak zitten honderden tot duizenden kleine actuatoren die het oppervlak lokaal indeuken of uitduwen. Deze technologie buit het golfkarakter van licht uit. Zoals een lachspiegel een beeld vervormt, zo kunnen we vervormbare spiegels gebruiken om juist een vervorming te corrigeren.

Lees meer

De planeet blijft aanwezig

De spiegel corrigeert maar voor één specifieke invalsrichting. Omdat de ster en de planeet op een andere plek aan de hemel staan, komt het licht van de planeet onder een net iets andere hoek de telescoop binnen. De correctie die de spiegel maakt, is specifiek berekend om het licht uit te doven dat komt vanaf de plek aan de hemel van de ster. Het licht van de planeet, dat vanaf een plek daar net naast komt wordt daarom met rust gelaten.

Lees meer

Wavefront Sensing & Control

Voordat je kunt corrigeren moet je eerst weten wat het probleem is. SRON ontwikkelt software die de fouten in het telescoopbeeld analyseren, onder de noemer Focal Plane Wavefront Sensing. Deze software berekent in real-time welke vorm de spiegel moet aannemen, tot op picometer-niveau nauwkeurig.

Hysteretische Spiegels

Traditionele vervormbare spiegels hebben continu stroom nodig om hun vorm vast te houden, wat warmte genereert. Exoplaneettelescopen kijken voornamelijk naar zichtbaar en infrarood licht, wat dezelfde golflengte heeft als de warmtestraling van de spiegel. Bij teveel warmte zijn ze meer hun eigen spiegel aan het observeren dan de sterrenhemel. Verder beïnvloedt de warmte ook het meetinstrument. SRON werkt daarom aan Hysteretische Vervormbare Spiegels. Die gebruiken piëzoelektrische elementen die vervormen onder elektrische spanning. De spiegel bestaat uit materiaal dat zijn nieuwe vorm vasthoudt als de spanning weg is.  Dit zorgt voor minder warmtestraling en bespaart bovendien schaarse energie. Het concept is bovendien realistisch op te schalen naar meer dan tienduizend actuatoren. Zulke aantallen zijn nodig zijn voor een spiegel in toekomstige exoplaneettelescopen.

Testen onder cryogene omstandigheden

In de ruimte moet apparatuur vaak werken bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt, rond de -270°C, om ruis door warmtestraling te vermijden en detectietechnologieën te laten functioneren die zijn gebaseerd op supergeleiding. Materialen krimpen en veranderen van eigenschap in die kou. SRON beschikt over cryogene laboratoria om technologieën uit te testen onder de zware omstandigheden in de ruimte.

Relevante Missies

Vervormbare spiegels zijn een kandidaat-technologie om te worden gebruikt in de volgende missies:

  • ELT / METIS: De Extremely Large Telescope in Chili wordt de grootste telescoop ter wereld. Voor het METIS-instrument ontwikkelt SRON de software die de vervormbare spiegel gaat aansturen.
  • Habitable Worlds Observatory: Deze missie heeft als specifiek doel om aarde-achtige planeten direct in beeld te brengen. SRON is een kandidaat om hiervoor de vervormbare spiegeltechnologie te leveren.
  • LIFE: De Large Interferometer For Exoplanets, een initiatief van Europese instituten, waaronder SRON, om de atmosferen van exoplaneten in detail te onderzoeken. Ook hiervoor geldt dat SRON’s vervormbare spiegels een kandidaat zijn om als spiegels te dienen.
Lees meer

Relevante onderwerpen

Exoplaneten

High contrast imaging

Onze experts