20 september 2018

MATISSE-instrument maakt van vier VLT-telescopen één supertelescoop

Het nieuwe MATISSE-instrument op de Very Large Telescope Interferometer (VLTI) van de ESO-sterrenwacht op Paranal, in het noorden van Chili, heeft begin 2018 met succes zijn eerste waarnemingen gedaan. MATISSE is het krachtigste interferometrische instrument ter wereld op mid-infrarode golflengten. Het zal met behulp van hoge-resolutie-opnamen en -spectra de gebieden rond jonge sterren verkennen waar zich planeten vormen, evenals de omgevingen van superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels. Credit:
ESO/MATISSE consortium

Het nieuwe MATISSE-instrument op de Very Large Telescope Interferometer (VLTI) van de ESO-sterrenwacht op Paranal, in het noorden van Chili, heeft met succes zijn eerste waarnemingen gedaan. MATISSE is het krachtigste interferometrische instrument ter wereld op mid-infrarode golflengten. Het zal met behulp van hoge-resolutie-opnamen en -spectra de gebieden rond jonge sterren onderzoeken waar zich planeten vormen, evenals de omgevingen van superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels. Bij de eerste MATISSE-waarnemingen zijn de hulptelescopen van de VLTI gebruikt om enkele van de helderste sterren aan de nachtelijke hemel te onderzoeken, waaronder Sirius, Rigel en Betelgeuze. Deze waarnemingen toonden aan dat het instrument goed werkt.

MATISSE (Multi AperTure medio-infrarood spectroscopisch experiment) neemt infraroodlicht waar – licht tussen de zichtbare en microgolfgolflengten van het elektromagnetische spectrum, met golflengten van 3 tot 13 micrometer1. Het is een spectro-interferometer-instrument van de tweede generatie voor de Very Large Telescope van ESO, dat gebruik maakt van meerdere telescopen en het golfkarakter van licht benut. Op die manier maakt het detailrijkere beelden van hemelobjecten dan met de bestaande (of geplande) enkelvoudige telescopen op deze golflengten mogelijk is.

Een medewerker bij het MATISSE-instrument. Credit:
ESO/P. Horálek

De ontwikkeling van MATISSE, waar een groot aantal ingenieurs en astronomen uit Frankrijk, Duitsland, Oostenrijk, Nederland en van ESO bij betrokken was, heeft 12 jaar geduurd. Ook de veeleisende werkzaamheden die nodig waren om dit zeer complexe instrument te installeren en te testen hebben veel tijd gekost. Maar nu hebben de eerste waarnemingen dan bevestigd dat MATISSE functioneert zoals verwacht2.

De eerste MATISSE-waarnemingen van de rode superreuzenster Betelgeuze, die naar verwachting binnen een paar honderdduizend jaar als supernova zal exploderen, hebben aangetoond dat er nog steeds nieuwe dingen aan deze ster te ontdekken zijn3. De nieuwe waarnemingen laten zien dat de ster een andere grootte lijkt te hebben wanneer hij op andere golflengten wordt waargenomen. Gegevens als deze zullen astronomen in staat stellen om de omgeving van deze enorme materie-uitstotende ster verder te onderzoeken.

Het interferometrisch instrument MATISSE.

De hoofdonderzoeker van MATISSE, Bruno Lopez (Observatoire de la Côte d’Azur (OCA), Nice, Frankrijk), legt uit wat de kracht van het instrument is: ‘Enkelvoudige telescopen kunnen een beeldscherpte bereiken die beperkt wordt door de grootte van hun spiegels. Om een nog hogere resolutie te verkrijgen, combineren – of interfereren – we het licht van vier verschillende VLT-telescopen. Op die manier kan MATISSE in het golflengtebereik van 3 tot 13 micrometer scherpere beelden maken dan welke andere telescoop ook, en de toekomstige waarnemingen aanvullen die de James Webb Space Telescope vanuit de ruimte zal gaan doen.’

MATISSE zal bijdragen leveren aan diverse fundamentele onderzoeksgebieden in de astronomie, en zich vooral richten op de binnenste regionen van planeet-vormende schijven rond jonge sterren, het onderzoek van sterren in verschillende levensstadia en de omgeving van superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels.

Een patroon van interferentie van licht, afkomstig van de vier ‘VLT hulptelescopen’ binnen MATISSE. Credit: ESO/MATISSE consortium

Thomas Henning, directeur van het Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg, Duitsland, en mede-hoofdonderzoeker van MATISSE, zegt: ‘Door met MATISSE naar de binnenste delen van protoplanetaire schijven te kijken, hopen we de oorsprong van de verschillende mineralen in deze schijven te kunnen achterhalen – mineralen die later de vaste kernen van aarde-achtige planeten gaan vormen.’

Walter Jaffe, projectwetenschapper en mede-hoofdonderzoeker namens de Universiteit Leiden, en Gerd Weigelt, mede-hoofdonderzoeker van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie (MPIfR), Bonn, Duitsland, voegen daaraan toe: ‘MATISSE zal ons spectaculaire beelden geven van planeet-vormende gebieden, meervoudige sterren en de stofrijke schijven die superzware zwarte gaten voeden. We hopen ook details van exotische objecten in ons zonnestelsel te kunnen waarnemen, zoals vulkanen op Io, en de atmosferen van reusachtige exoplaneten.’

MATISSE combineert het licht van maximaal vier van de Unit-telescopen of maximaal vier van de hulptelescopen die deel uitmaken van de VLTI, waarbij zowel spectra worden vastgelegd als opnamen worden gemaakt. Aldus kunnen MATISSE en de VLTI tezamen de beeldscherpte van een telescoop met een diameter van maximaal 200 meter evenaren en de meest detailrijke beelden maken die ooit op mid-infrarode golflengten zijn verkregen.

De eerste tests werden uitgevoerd met de hulptelescopen, maar voor de komende maanden zijn ook waarnemingen met de vier Unit-telescopen van de VLT gepland.

MATISSE superponeert het licht van een astronomisch object zoals dat uit de diverse telescopen komt, wat resulteert in een interferentiepatroon dat informatie bevat over het uiterlijk van het object, waaruit een beeld kan worden gereconstrueerd.

MATISSE’s eerste licht betekent een grote stap voorwaarts op het gebied van de optische/infrarood-interferometrie en zal astronomen in staat stellen om interferometrische beelden te verkrijgen die over een breder golflengtegebied fijnere details tonen dan momenteel mogelijk is. MATISSE zal ook de instrumenten aanvullen die gepland zijn voor ESO’s toekomstige Extremely Large Telescope (ELT), met name METIS (de Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph). MATISSE zal helderdere objecten waarnemen dan METIS, maar met een hogere ruimtelijke resolutie.

Andreas Glindemann, projectmanager van MATISSE bij ESO, concludeert: ‘Aan de verwezenlijking van MATISSE hebben vele mensen gedurende vele jaren gewerkt en het is geweldig om te zien dat het instrument zo goed werkt. We kijken uit naar de spannende wetenschap die eraan komt!’ Bron: ESO.

Noten
  1. MATISSE is ontworpen, gefinancierd en gebouwd in nauwe samenwerking met ESO, door een consortium bestaande uit instituten in Frankrijk (INSU-CNRS in Parijs en OCA in Nice als gastinstuuut van het PI-team), Duitsland (MPIAMPIfR en de Universiteit van Kiel), Nederland (NOVA en de Universiteit Leiden) en Oostenrijk (Universiteit van Wenen). De Konkoly-sterrenwacht en de Universiteit van Keulen hebben eveneens enige ondersteuning geboden bij de vervaardiging van het instrument. []
  2. Met MATISSE is de laatste van de reeks VLT/VLTI-instrumenten van de tweede generatie nu op Paranal aangekomen. Voor de VLTI betekent dit dat – bijna precies op de dag af – 17 jaar na de ingebruikname van VINCI en twee siderostaten, de eerste generatie van instrumenten nu is vervangen door PIONIERGRAVITY en MATISSE, die allemaal vier telescopen kunnen combineren en gezamenlijk een breed golflengtegebied bestrijken. []
  3. Betelgeuze is de eerste ster waarvan in 1920 door Michelson en Pease met behulp van interferometrie de diameter is bepaald. Hij werd ook gebruikt als helder testobject voor eerderde mid-infrarood-interferometers, waaronder MIDI op de VLTI. []

Reacties

  1. Mardi Mardi zegt:

    Onderstaande opname is genomen in het ijzer spectrum 🙂
    https://www.thalenstouw.nl/data/upload/Header/images/slide-44-staaldraad45b.jpg

  2. Ik zou hem meteen op Sgr A* richten waar binnenkort S2 voorbij komt.

  3. Ik zou hem meteen op Srg A* richten waar binnenkort S2 voorbij komt.
    Kan alleen in dit near IR spectrum worden waargenomen vanwege stof.
    http://www.sciencemag.org/news/2017/08/star-hurtling-toward-massive-black-hole-may-seal-deal-einstein-s-general-theory

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.