Bij dergelijke inslagen laten deze ‘vuile sneeuwballen’ sporen van water, koolstofdioxide, koolstofmonoxide, waterstofcyanide en koolstofdisulfide achter in de atmosfeer van de gasplaneten. Deze moleculen kunnen gedetecteerd worden in de straling die de planeten uitstoten naar de ruimte. Met een detector van de ruimtetelescoop Herschel hebben onderzoekers nu ook in de straling van de blauwe planeet Neptunus gezocht naar aanwijzingen van een impact.

De atmosfeer van de planeet in kwestie bestaat grotendeels uit waterstof en helium en bevat daarnaast sporen van water, koolstofdioxide en koolstofmonoxide. De onderzoekers ontdekten echter een ongewone verspreiding van koolstofmonoxide in de stratosfeer, de bovenste laag van de atmosfeer, en stuiten op een hogere concentratie dan in de laag daaronder, de troposfeer. Normaal gesproken zouden de concentraties koolstofmonoxide in de troposfeer en stratosfeer even groot moeten zijn of geleidelijk af moeten nemen op grotere hoogte.

De theorie dat dit verschil veroorzaakt wordt door de aanwezigheid van een constante stroom van kleine stofdeeltjes die zorgen voor de productie koolstofmonoxide in Neptunus’ atmosfeer blijkt niet op te gaan. Aan de hand van de observaties die uitgevoerd zijn met Herschel heeft het team van onderzoekers van het Max Planck-instituut namelijk weten te concluderen dat een externe factor, naar alle waarschijnlijkheid een komeet, verantwoordelijk moet zijn voor het verschil. Bij een dergelijke inslag valt de komeet uiteen en wordt de vrijgekomen koolstofmonoxide door de jaren heen verspreid door de stratosfeer.

De komeet zou ruim twee eeuwen geleden ingeslagen zijn op de achtste planeet van het zonnestelsel.

Het onderzochte gebied bevindt zich zo’n 60 graden van de galactische evenaar in het sterrenbeeld Zuiderkruis. Deze regio wordt beschouwd als een goede testcase voor verificatie- en demonstratiedoeleinden, omdat het typerend is voor drukke gebieden waar een groot aantal moleculaire wolken aanwezig is. Voor het bestuderen van de vroegste fasen van stervorming in moleculaire wolken is Herschel bijzonder geschikt en het vermogen van diens instrumenten SPIRE en PACS om de regio’s van massieve wolkcomplexen in kaart te brengen biedt de mogelijkheid om stadia van stervorming te detecteren die niet zijn gevonden met eerdere infrarood missies.

De gebruikte techniek is één van de meest krachtige en effectieve observatiemethoden van Herschel. De camera’s SPIRE en PACS nemen gelijktijdig waar op het moment dat de telescoop zelf de hemel afspeurt. Het gebruik van beide instrumenten produceert op deze manier tegelijkertijd vijf opnamen in verschillende golflengten, waardoor het superfluïde helium cryogeen dat uiteindelijk de levensduur van de Herschel missie bepaalt optimaal wordt benut. Aangezien het beeldveld van de twee instrumenten bijna twintig boogminuten van elkaar verschoven is aan de hemel is deze methode vooral handig voor het in beeld brengen van uitgestrekte gebieden.

Roelfsema is even enthousiast: “HIFI werkt als een droom. Wat we wensten, is volledig gelukt.” Helmich vult aan: “Toen we tien jaar geleden met het project begonnen, dachten veel mensen dat we het onmogelijke wilden. Nu maken we het waar.” HIFI, wat staat voor Heterodyne Instrument for the Far Infrared, is in alle opzichten het meest omvangrijke ruimtevaartproject onder Nederlandse leiding tot nu toe. Het instrument onderzoekt de samenstelling van gaswolken die in de ruimte zweven en meet onder andere hoeveel koolstof en water daar in zit. Dat is dan weer een manier om meer aan de weet te komen over de vroegste geschiedenis van het ontstaan van sterren en planeten. HIFI gaat ook metingen doen aan de atmosfeer van planeten en kometen in ons zonnestelsel.

Helmich en Roelfsema zijn opgetogen over de werking van HIFI, maar de aanleiding voor hun enthousiasme ziet er op het eerste gezicht niet echt indrukwekkend uit. Roelfsema legt een paar velletjes papier op tafel, met daarop de eerste meetresultaten uit DR 21, een gebied in sterrenbeeld de Zwaan waar sterren ontstaan: “In zo’n kraamkamer van sterren verwacht je koolmonoxide en dat kunnen we inderdaad meten. Maar we zijn vooral blij met de metingen van geïoniseerde koolstof in hetzelfde gebied. Dat is het moeilijkste onderdeel van HIFI en het werkt perfect.” Geïoniseerde koolstof is van belang voor sterrenkundigen omdat de stof de temperatuur in het universum regelt. Helmich: “Met HIFI kunnen we gaan onderzoeken hoe de thermostaat van het universum werkt. Koolstof is ook in veel andere opzichten interessant, bijvoorbeeld als bouwsteen van leven. Met de interstellaire chemie die daar bij hoort, gaan we ons later bezighouden.”

Het meest belangrijke molecuul, het molecuul waar HIFI voor gebouwd is, is water. Roelfsema: “We denken dat water het smeermiddel is van het hele ster- en planeetvormingsproces. Water zorgt, net als geïoniseerd koolstof voor koeling van heel hete gassen, zodat die zich kunnen samenballen tot nieuwe zonnen. Bovendien zorgen waterdamp en ijs voor het verschil tussen gasplaneten zoals Saturnus en rotsplaneten zoals onze aarde.” Helmich voegt toe, dat je vanaf de aarde water in de ruimte niet kunt zien, omdat onze eigen waterrijke atmosfeer de signalen helemaal uitwist: “Met de gegevens van HIFI in de hand, zullen we de vorming van nieuwe sterren en hun bijbehorende planeten veel beter gaan begrijpen. Dit spectrum uit DR21 is de eerste stap.”

Terwijl Helmich dat vertelt, zit Roelfsema alweer achter de computer. Hij is bezig de schema’s voor het verder afregelen van HIFI op te stellen: “We hebben het druk en zo hoort het ook. En straks gaan de sterrenkundigen het even druk krijgen met het analyseren van de gegevens die HIFI ons toezendt van twee miljoen kilometer afstand. We gaan tientallen sterrenkundigen in heel Europa een hoop werk bezorgen.”

Dit is een persbericht van het Nederlands Instituut voor Ruimteonderzoek.

HIFI, dat staat voor Heterodyne Instrument for the Far Infrared, is in alle opzichten het meest omvangrijke ruimtevaartproject onder Nederlandse leiding tot nu toe. Het instrument gaat onderzoek doen aan het ontstaan van sterren en planeten en metingen verrichten aan de atmosfeer van planeten en kometen in ons zonnestelsel. Maar voordat het zover is, moeten de onderzoekers van SRON vaststellen of HIFI naar behoren functioneert. Roelfsema: “De laatste tests hebben we een paar maanden geleden uitgevoerd, kort voor de lancering van Herschel vanaf de lanceerbasis van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA in Kourou, Frans-Guyana.

Die verliepen naar wens, maar daarna is HIFI blootgesteld aan de trillingen en de druk van de lancering en aan de extreme omstandigheden in de ruimte. Daarom was het toch een opluchting toen we de schakelaars omzetten en het instrument op de gewenste manier reageerde”. De volgende fase in het operationeel worden van HIFI is al begonnen. Roelfsema: “Nu we weten dat de instrumenten werken, gaan we onderzoeken of ze ook meten wat ze moeten meten en of ze genoeg gegevens naar de aarde doorseinen. Als dat allemaal lukt, dan kunnen de wetenschappers aan de slag”.

ESA beoordeelt de onderzoeksvoorstellen. Een deel van de onderzoekstijd die beschikbaar is, gaat naar de Europese landen die het project organiseren en financieren. Maar er is ook volop ruimte voor waardevolle voorstellen van onderzoekers uit andere delen van de wereld.

Dit is een persbericht van het Nederlands Instituut voor Ruimteonderzoek.

18 mei, 23.08 uur: Er wordt zojuist gemeld dat de twee objecten niet op nieuwe opnamen zichtbaar zijn, al kan niet met volle zekerheid gezegd worden dat de voorwerpen definitief zijn verdwijnen. Het tweetal zou naar verluidt een helderheid hebben gehad van magnitude achttien, wat betekent dat beide objecten niet groter waren dan enkele centimeters, maar ook hier bestaat twijfel over.

18 mei, 21.53 uur: Volgens geruchten zouden er in de buurt van de ruimtetelescopen inmiddels tien onbekende objecten te vinden zijn, maar uit nieuwe waarnemingen van enkele observatoria blijkt dat er op dit moment nog steeds een tweetal ongeïdentificeerde voorwerpen met de vaartuigen mee bewegen. Op een Yahoo! Group waar onderzoekers discussiëren over de verschijning wordt gesuggereerd dat de objecten afkomstig zijn van de Europese telescoop Planck en wordt de mogelijkheid niet uitgesloten dat het om geheime satellieten – die vorige week vanuit Frans-Guyana tegelijkertijd de ruimte in zouden zijn gebracht – gaat, maar verdere observaties moeten de komende dagen uitsluitsel geven.

18 mei, 11.44 uur: Op de bovenstaande opname is het zestal te zien. De drie objecten onderin zouden Herschel, Planck en de Sylda 5-structuur moeten zijn, oftewel nummer één, twee en drie. Aan de bovenkant is de bovenste rakettrap, die de ESC-A wordt genoemd, zichtbaar. Het tweetal objecten met de nummers vijf en zes zijn ongeïdentificeerd en hun oorsprong is niet bekend. De foto bestaat uit een combinatie van negen verschillende beelden die afgelopen zaterdag in een uur tijd werden verzameld met behulp van één van de telescopen van de La Sagra Sky Survey in Spanje. Het doel van dit observatoria is het in kaart brengen van kometen en asteroïden die de aarde op een relatief kleine afstand passeren.

Van de twee missies, die enkele dagen geleden van start gingen na een succesvolle lancering op Frans-Guyana, zijn de Nederlandse ogen vooral gericht op Herschel. Deze telescoop bevat drie instrumenten, waarvan één werd gebouwd onder leiding van het Nederlandse ruimteonderzoeksinstituut SRON: het Heterodyne Instrument for the Far Infrared (HIFI). De ruimtetelescoop Herschel is de grootste infrarood ruimtetelescoop tot op heden. Hij onderzoekt straling die nog nooit eerder is bekeken vanuit de ruimte. Daarom zijn de verwachtingen van de internationale astronomische gemeenschap hooggespannen.

Diens ‘broertje’ Planck is de eerste Europese missie die onderzoek doet naar de oudste straling in het heelal. Deze straling ontstond zo’n 380.000 jaar na de oerknal en kan ons meer vertellen over de evolutie van het heelal. Behalve superscherpe waarnemingen van het jonge heelal, levert Planck ook informatie over de belangrijkste bestanddelen, zoals normale materie, donkere materie en donkere energie.

De ruimtetelescoop Herschel is de grootste infrarood ruimtetelescoop tot op heden. Hij onderzoekt straling die nog nooit eerder is bekeken vanuit de ruimte. Daarom zijn de verwachtingen van de internationale astronomische gemeenschap hooggespannen. De telescoop kijkt naar stofwolken en koude regio’s in het heelal die voor andere telescopen ondoordringbaar zijn. Dit leidt tot nieuwe informatie over sterformatie van de allereerste fasen tot het moment waarop een jonge ster zichtbaar wordt. Ook onderzoekt Herschel de ontwikkeling van sterrenstelsels en de evolutie van het heelal als geheel.

Diens ‘broertje’ Planck is de eerste Europese missie die onderzoek doet naar de oudste straling in het heelal. Deze straling ontstond zo’n 380.000 jaar na de oerknal en kan ons meer vertellen over de evolutie van het heelal. Behalve superscherpe waarnemingen van het jonge heelal, levert Planck ook informatie over de belangrijkste bestanddelen, zoals normale materie, donkere materie en donkere energie. De laatste is waarschijnlijk verantwoordelijk voor de versnellende uitdijing van heelal zoals we die vandaag zien. De voorbereidingen en de lancering zelf zijn morgen van kwart voor drie tot kwart voor vier hier rechtstreeks te bekijken.

De camera gaat kijken naar het ontstaan van sterren en planeten en met name naar moleculen die daarbij een rol spelen. Dat kan doordat HIFI de infraroodstraling die deze objecten uitzenden heel precies kan analyseren en zo de moleculen kan herkennen. Omdat alles dat een beetje warm is zelf ook infraroodstraling uitzendt, moet HIFI dus zo koud mogelijk gemaakt worden. En hoe meer helium Herschel mee de ruimte in neemt, des te langer kan HIFI zijn werk doen. Maar in de tropische omstandigheden van Frans-Guyana verdampt het helium ook weer sneller. De vulslang blijft dus aangekoppeld tot zo kort mogelijk voor lancering.

De eerste waarnemingen doet HIFI al als Herschel nog onderweg is naar zijn eindbestemming, een punt op anderhalf miljoen kilometer van de aarde, vier keer zo ver weg als de maan. Als het instrument in de ruimte helemaal geacclimatiseerd en afgesteld is, kan het echte wetenschappelijke werk beginnen.