NASA viert de erfenis van de Spitzer Space Telescope

[univers]

In de weergave van deze kunstenaar van de Spitzer Space Telescope van NASA in de ruimte, wordt de achtergrond weergegeven in infrarood licht.

NASA viert de erfenis van een van zijn Great Observatories, de Spitzer Space Telescope , die het universum al meer dan 16 jaar in infraroodlicht heeft bestudeerd. De Spitzer-missie eindigt op 30 januari.

Gelanceerd in 2003, onthulde Spitzer eerder verborgen kenmerken van bekende kosmische objecten en leidde tot ontdekkingen en inzichten die zich uitstrekten van ons eigen zonnestelsel tot bijna de rand van het universum.

"Spitzer heeft ons geleerd hoe belangrijk infraroodlicht is voor het begrijpen van ons universum, zowel in onze eigen kosmische buurt als zover als de meest verre sterrenstelsels," zei Paul Hertz, directeur van astrofysica op het NASA-hoofdkwartier. "De vooruitgang die we in de toekomst op vele gebieden in de astrofysica maken, zal te wijten zijn aan de buitengewone erfenis van Spitzer."



Spitzer is ontworpen om "de kou, de oude en de stoffige" te bestuderen, drie dingen die astronomen bijzonder goed kunnen waarnemen in infrarood licht. Infraroodlicht verwijst naar een bereik van golflengten in het infraroodspectrum, van diegenen die ongeveer 700 nanometer meten (te klein om met het blote oog te zien) tot ongeveer 1 millimeter (ongeveer de grootte van de kop van een pen). Verschillende infraroodgolflengtes kunnen verschillende kenmerken van het universum onthullen. Spitzer kan bijvoorbeeld dingen te koud zien om veel zichtbaar licht uit te stralen, inclusief exoplaneten (planeten buiten ons zonnestelsel), bruine dwergen en koude materie die zich in de ruimte tussen sterren bevinden.

Wat 'de oude' betreft, heeft Spitzer enkele van de meest verre sterrenstelsels bestudeerd die ooit zijn ontdekt. Het licht van sommigen van hen heeft miljarden jaren gereisd om ons te bereiken, waardoor wetenschappers die objecten kunnen zien zoals ze lang, lang geleden waren. In feite identificeerden en bestudeerden Spitzer en de Hubble-ruimtetelescoop (die voornamelijk in zichtbaar licht en bij kortere infraroodgolflengtes waarneemt dan die gedetecteerd door Spitzer) de meest verre melkweg die tot nu toe is waargenomen . Het licht dat we vanuit dat sterrenstelsel zien, werd 13,4 miljard jaar geleden uitgestraald, toen het universum minder dan 5% van zijn huidige leeftijd had.


De Spitzer Space Telescope (voorheen de Space Infrared Telescope Facility of SIRTF) is gereed voor lancering op Cape Canaveral Air Force Station, in 2003.
Credits: NASA

De twee observatoria vonden onder andere dat dergelijke vroege sterrenstelsels zwaarder zijn dan wetenschappers hadden verwacht . En door sterrenstelsels dichter bij ons te bestuderen, heeft Spitzer ons begrip van de ontwikkeling van sterrenstelsels tijdens het leven van het universum verdiept.

Spitzer heeft ook een scherp oog voor interstellair stof, dat in de meeste sterrenstelsels voorkomt . Gemengd met gas in massieve wolken, kan het condenseren om sterren te vormen , en de overblijfselen kunnen planeten baren . Met een techniek genaamd spectroscopie kan Spitzer de chemische samenstelling van stof analyseren om meer te weten te komen over de ingrediënten die planeten en sterren vormen.

In 2005, nadat de Deep Impact-missie van NASA opzettelijk tegen komeet Tempel 1 was geslagen , analyseerde de telescoop het stof dat werd opgeschud en bood een lijst met materialen die aanwezig zouden zijn geweest in het vroege zonnestelsel. Wat meer is, Spitzer vond een voorheen niet-gedetecteerde ring rond Saturnus, bestaande uit dunne stofdeeltjes die zichtbaar-licht observatoria niet kunnen zien.


De prachtige spiraalvormige armen van de nabijgelegen Melkweg Messier 81 worden gemarkeerd in dit beeld van NASA's Spitzer Space Telescope. Dit sterrenstelsel bevindt zich in het noordelijke sterrenbeeld Ursa Major en bevindt zich op ongeveer 12 miljoen lichtjaar van de aarde.
Credits: NASA / JPL-Caltech

Bovendien kunnen sommige infraroodgolflengten van licht stof doordringen wanneer zichtbaar licht dat niet kan, waardoor Spitzer gebieden kan onthullen die anders aan het zicht zouden worden onttrokken.

"Het is vrij verbazingwekkend als je alles op een rij zet wat Spitzer tijdens zijn leven heeft gedaan, van het detecteren van asteroïden in ons zonnestelsel niet groter dan een stuk limousine tot het leren over enkele van de meest verre sterrenstelsels die we kennen," zei Michael Werner, Spitzer's project wetenschapper.

Om hun wetenschappelijke inzichten te verdiepen, hebben Spitzer-wetenschappers hun bevindingen vaak gecombineerd met die van vele andere observatoria, waaronder twee van NASA's andere Great Observatories, Hubble en de Chandra X-ray Observatory .


Dit beeld van de Spitzer Space Telescope van NASA toont honderdduizenden sterren die in de wervelende kern van ons spiraalvormige Melkwegstelsel zijn gepropt. In deze afbeelding zijn oude en koele sterren blauw, terwijl stofkenmerken worden verlicht door gloeiende hete, massieve sterren worden weergegeven in een roodachtige tint.
Credits: NASA / JPL-Caltech
Volledig beeld en bijschriftAndere werelden

Enkele van de grootste wetenschappelijke ontdekkingen van Spitzer, waaronder die met betrekking tot exoplaneten, maakten geen deel uit van de oorspronkelijke wetenschappelijke doelen van de missie. Het team gebruikte een techniek genaamd de transit-methode , die zoekt naar een dip in het licht van een ster die ontstaat wanneer een planeet ervoor passeert, om de aanwezigheid van twee planeten ter grootte van de aarde in het TRAPPIST-1-systeem te bevestigen . Toen ontdekte Spitzer nog vijf planeten ter grootte van de aarde in hetzelfde systeem - en bood cruciale informatie over hun dichtheden - wat neerkomt op de grootste partij aardse exoplaneten die ooit rond een enkele ster zijn ontdekt.

Een van de eerste observatoria om het licht te onderscheiden dat rechtstreeks uit een exoplaneet komt, gebruikte Spitzer dezelfde mogelijkheid voor een andere primeur: het detecteren van moleculen in de atmosfeer van een exoplaneet. (Eerdere studies hadden individuele chemische elementen in exoplaneetatmosferen onthuld.) En het leverde ook de eerste metingen op van temperatuurvariaties en wind in een exoplaneetatmosfeer.

"Toen Spitzer werd ontworpen, hadden wetenschappers nog geen enkele transiterende exoplaneet gevonden en tegen de tijd dat Spitzer werd gelanceerd, wisten we nog maar een handvol", zegt Sean Carey, manager van het Spitzer Science Center bij IPAC in Caltech in Pasadena, Californië. "Het feit dat Spitzer zo'n krachtige exoplaneet-tool werd, terwijl dat niet iets was waar de oorspronkelijke planners zich mogelijk op hadden kunnen voorbereiden, is echt diepgaand. En we hebben een aantal resultaten gegenereerd die onze sokken absoluut hebben verslagen."


Pasgeboren sterren gluren uit onder hun geboortedeken van stof in dit dynamische beeld van de donkere wolk Rho Ophiuchi uit de Spitzer Space Telescope van NASA. Door astronomen "Rho Oph" genoemd, is het een van de dichtst stervormende regio's bij ons eigen zonnestelsel, ongeveer 407 lichtjaar van de aarde.
Credits: NASA / JPL-Caltech

Cool blijven

Een van de belangrijkste sterke punten van Spitzer is de gevoeligheid - dat wil zeggen het vermogen om zeer zwakke bronnen van infraroodlicht te detecteren. De aarde is een belangrijke bron van infraroodstraling en proberen zwakke infraroodbronnen vanaf de grond te zien, is als proberen sterren te observeren terwijl de zon op is. Dat is een belangrijke reden waarom de ontwerpers van Spitzer het het eerste observatorium voor astrofysica maakten in een baan rond de aarde: Ver van de hitte van onze planeet zouden de detectoren van Spitzer niet te kampen hebben met de eigen infraroodstraling van onze planeet.

Verschillende infraroodgolflengtes kunnen verschillende kenmerken van het universum onthullen. Sommige grondtelescopen kunnen in bepaalde infraroodgolflengtes waarnemen en waardevolle wetenschappelijke inzichten bieden, maar Spitzer kan een grotere gevoeligheid bereiken dan zelfs veel grotere grondtelescopen en veel zwakkere bronnen zien, zoals extreem verre sterrenstelsels. Bovendien werd het ontworpen om sommige infraroodgolflengten te detecteren die de atmosfeer van de aarde volledig blokkeert, waardoor die golflengten buiten het bereik van observatoria op de grond komen.


Wat is infraroodlicht en hoe gebruiken we het om het universum te bestuderen? Infraroodstraling of infraroodlicht is een soort energie die wij mensen niet kunnen zien maar wel als warmte kunnen voelen. Alle objecten in het universum zenden een zekere mate van infraroodstraling uit, warm of koud, waardoor een infraroodtelescoop zoals de Spitzer Space Telescope van NASA zeer nuttig is bij het detecteren van objecten die misschien onzichtbaar lijken

Ruimtevaartuigen kunnen ook infraroodwarmte genereren, dus Spitzer is ontworpen om koel te blijven en werkt bij temperaturen zo laag als min 450 graden Fahrenheit (min 267 graden Celsius). In 2009 heeft Spitzer zijn voorraad heliumkoelmiddel uitgeput, waarmee het einde van zijn 'koude missie' werd bereikt. Maar Spitzer's grote afstand tot de aarde heeft ertoe bijgedragen dat het niet te veel opwarmde - het werkt nog steeds bij ongeveer min 408 graden Fahrenheit (of min 244 graden Celsius) - en leden van het missieteam ontdekten dat ze konden blijven observeren in twee infraroodgolflengtes. Spitzer's "warme missie" heeft meer dan een decennium geduurd, bijna twee keer zo lang als zijn koude missie.

De oorspronkelijke missieplanners hadden niet verwacht dat Spitzer meer dan 16 jaar zou werken. Deze verlengde levensduur heeft geleid tot enkele van de meest diepgaande wetenschappelijke resultaten van Spitzer, maar heeft ook tot uitdagingen geleid terwijl het ruimtevaartuig verder van de aarde afdrijft.

"Het was niet de bedoeling om Spitzer zo ver weg van de aarde te laten werken, dus het team moest zich jaar na jaar aanpassen om het ruimtevaartuig operationeel te houden", zegt Joseph Hunt, projectmanager van Spitzer. "Maar ik denk dat het overwinnen van die uitdaging mensen een groot gevoel van trots op de missie heeft gegeven. Deze missie blijft bij je."

Op 30 januari 2020 zullen ingenieurs het ruimtevaartuig Spitzer buiten gebruik stellen en de wetenschappelijke activiteiten staken. Tijdens het NASA Senior Review-proces van 2016 heeft het bureau besloten de Spitzer-missie te beëindigen. De uitschakeling was aanvankelijk gepland voor 2018 in afwachting van de lancering van de James Webb Space Telescope, die ook infraroodastronomie zal uitvoeren. Toen de lancering van Webb werd uitgesteld, kreeg de Spitzer-missie de vijfde en laatste uitbreiding. Deze missie-uitbreidingen hebben Spitzer extra tijd gegeven om transformative science te blijven produceren, inclusief pathfinding-werk voor Webb.

JPL beheert en voert missies uit voor de Spitzer-missie voor het NASA-directoraat Wetenschapsmissie in Washington. Wetenschapsactiviteiten worden uitgevoerd in het Spitzer Science Center op IPAC bij Caltech. Ruimtevaartuigen operaties zijn gebaseerd op Lockheed Martin Space in Littleton, Colorado. Gegevens worden gearchiveerd in het Infrared Science Archive, gehuisvest op IPAC bij Caltech. Caltech beheert JPL voor NASA.

https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-c ... -telescope