Ruisloze supergeleidende detectoren om buitenaards leven op

[univers]

Ruisloze supergeleidende detectoren om buitenaards leven op te sporen

SRON-onderzoeker Pieter de Visser krijgt van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) een Veni-beurs van 250.000 euro voor de ontwikkeling van een nieuw type detector om exoplaneten te onderzoeken op onder meer de aanwezigheid van leven of de bouwstenen daarvoor.

De gevoelige en efficiënte detector kan uit het zeer zwakke schijnsel van aardachtige exoplaneten, elk afzonderlijk lichtdeeltje (foton) detecteren én daar meteen de energie van meten. Dat laatste maakt dat je een spectrum van de atmosfeer van de exoplaneet kan verkrijgen. Als er bouwstenen van leven op de planeet zijn, zullen hun moleculaire lijnen in zulke spectra te zien zijn.

De zoektocht naar leven op exoplaneten is de komende decennia een van de belangrijkste doelen binnen de astronomie. Sinds de vondst van vele duizenden exoplaneten, groot en klein, heet en koud, van gas of steenachtig, beseffen we dat ons zonnestelsel behoorlijk uniek is. En we moeten onze modellen voor hoe planeten gevormd worden bijstellen. Er zijn nu al heel wat planeten gevonden in de ‘bewoonbare zone’ van hun ster en er volgen er alleen maar meer. De vraag dringt zich op of er daar ook leven is. Een antwoord komt voor de eerste keer in de geschiedenis van de mensheid in zicht.

Technologie achter de zoektocht

Het onderzoek van Pieter de Visser legt het fundament voor toekomstige instrumenten in de ruimte, die gaan speuren naar aardachtige exoplaneten. Het gedetailleerd observeren van een aardachtige exoplaneet zal een flinke uitdaging zijn. Zo’n planeet draait om een ster waarvan het schijnsel 10 miljard keer feller is dan dat van de planeet zelf. Vergelijk het schijnsel van een vuurvliegje met het licht van een vuurtoren.

De Visser werkt met supergeleidende detectoren die niet of nauwelijks ‘ruis’ geven bij metingen. Bovendien zijn ze zo goed in het meten van de energie van het foton - in specialistentaal: ze hebben een intrinsiek energie oplossend vermogen van 70 - dat daarmee een spectrum van de atmosfeer van de exoplaneet kan worden verkregen. En dank zij dat oplossend vermogen wel zo sterk dat de lijnen van de meeste karakteristieke moleculen te zien zijn.

Het zal voor het eerst zijn dat een spectrometer met zulke ultragevoelige detectoren, een zogenaamde Integral Field Spectrograph (IFS), voor zichtbaar licht ontwikkeld wordt. In essentie is de IFS een supergevoelige camera, die kleurenfoto’s kan maken zonder dat daarvoor verstrooiende optische componenten nodig zijn. Omdat de detectie en spectroscopie gecombineerd zijn, is er weinig signaalverlies en kan het ontwerp eenvoudig blijven.

Stappen zetten

Tijdens zijn Veni-onderzoek wil Pieter de Visser belangrijke stappen zetten. “Ten eerste wil ik een enkele detectorpixel ontwikkelen met een energieoplossend vermogen van 20. Ten tweede wil ik een array (schakeling) maken van 2000 van die pixels. En ten derde het energie-oplossend vermogen opvoeren naar 70.”

De 2000-pixel array zal de potentie van de nieuwe technologie in het lab demonstreren. Met een energie oplossend vermogen van 20 worden al toepassingen mogelijk voor ‘fringe-tracking’ en schokgolf detectie met grondtelescopen, twee meetmethoden voor astronomen. Het derde doel is het meest uitdagend en vereist waarschijnlijk een dieper begrip van microscopische fysica van zogenoemde wanordelijke supergeleiders.



NL: Artist impression van exoplaneten rond een ster. Aardachtige exoplaneten bevinden zich in de bewoonbare zone waar het niet te heet en niet te koud is.



NL: Een berekend spectrum van een aardachtige exoplaneet met lijnen die een spoor van leven kunnen aanduiden: water, zuurstof, CO2, methaan.

https://www.sron.nl/news/4744-ruisloze- ... -te-sporen