22 mei 2024

Ontwerp METIS-instrument voor de Extremely Large Telescope definitief

Het ontwerp voor het METIS-instrument voor de ELT (Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph) is definitief. De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) heeft groen licht gegeven voor de productie van alle onderdelen van het instrument. METIS is een geavanceerd multifunctioneel instrument dat zal werken op ESO’s toekomstige Extremely Large Telescope (ELT). Het is het eerste ELT-instrument, ontworpen en te bouwen onder Nederlandse leiding, dat formeel door de definitieve ontwerp-evaluatie is gekomen. De ELT is in aanbouw in het noorden van Chili.

3D-weergave van het METIS-instrument in de behuizing van de ELT. De Mid-infrarood ELT Imager and Spectrograph (METIS) is een multifunctioneel instrument dat, na installatie op de Extremely Large Telescope (ELT) van ESO midden-infrarood licht zal waarnemen. Het verzamelde licht kan worden gestuurd naar een contrastrijke camera, die scherpere infraroodbeelden maakt dan ooit tevoren, of naar een hoge-resolutie-spectrograaf die het licht scheidt in zijn afzonderlijke kleuren, waardoor wetenschappers de chemische samenstellingen en bewegingen van astronomische objecten kunnen vaststellen. Het instrument bevat ook een eigen sensor met adaptieve optiek om de beeldvertroebelende effecten van de aardatmosfeer te corrigeren. De afbeelding toont een 3D-weergave van METIS (midden-rechts), gebaseerd op een technische visualisatie, met drie mensen op schaal. Op de achtergrond is de enorme M1-spiegel van de telescoop te zien. Credit: ESO/METIS consortium/L. Calçada

METIS is een eerste-generatie instrument van ’s werelds grootste oog op de hemel – de ELT – wat betekent dat het in actie komt zodra, of kort nadat, de telescoop zijn eerste waarnemingen gaat doen. Het instrument heeft een breed scala aan wetenschappelijke doelen, van het onderzoeken van de ontstaansgeschiedenis van ons zonnestelsel tot het bestuderen van de centra van sterrenstelsels en de daar aanwezige raadselachtige superzware zwarte gaten. Maar de wetenschappelijke prioriteit van METIS ligt bij het onderzoek van planeet-vormende schijven en recent ontstane en nabije exoplaneten.

Het ontwerpproces is één van de stappen op weg van concept naar definitief instrument – een proces dat bij zulke grote, complexe en geavanceerde instrumenten jaren in beslag neemt. METIS bereikte zijn eerste mijlpaal bij zijn voorlopige ontwerpevaluatie in 2020, waarna eind 2022 het ontwerp van de belangrijkste componenten van het instrument werd afgerond. Nu ook de definitieve ontwerpfase is voltooid, kan het consortium de productiefase van alle onderdelen van het instrument voortzetten. De afronding van de evaluatie markeert de spannende overgang van het beschrijven van METIS in technische documenten naar het bouwen, assembleren en testen van het instrument.

Het METIS-consortium wordt geleid door de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA), met Prof. Bernhard Brandl van de Sterrewacht Leiden als wetenschappelijk projectleider. In Nederland wordt bij de NOVA Optische-/Infraroodgroep in Dwingeloo het centrale optische systeem gebouwd. Daarnaast speelt NOVA een cruciale rol in alle optische en mechanische aspecten van het gehele instrument. De fabricage van de onderdelen is inmiddels begonnen. Over een paar jaar wordt METIS in Leiden geïntegreerd met de subsystemen die andere consortiumpartners leveren. In 2028 moet het instrument klaar zijn voor verscheping naar Chili, waar dan het bouwen van de telescoop zelf ook gereed zal zijn.

3D-weergave van het METIS-instrument van de ELT. Credit: ESO/METIS consortium/L. Calçada

METIS is ontworpen om waarnemingen te doen in het mid-infrarood. Daarmee is het instrument bij uitstek geschikt om koude of in stof gehulde objecten te bestuderen. Waar hete objecten van duizenden graden, zoals onze zon, voornamelijk zichtbaar licht uitstralen, stralen koudere objecten, zoals planeten of stofwolken, vooral in het midden-infrarood. Door licht in dit golflengtegebied te analyseren zal METIS onderzoeken hoe de vorming van sterren en planeten in wolken van gas en stof verloopt en kan het instrument door het stof in de centra van sterrenstelsels heen kijken om hun superzware zwarte gaten te bestuderen. Daarnaast zal METIS naar verwachting bijdragen leveren aan de zoektocht naar leefbare exoplaneten, door kleine, rotsachtige exoplaneten waar te nemen en de temperatuur, het weer en de chemische samenstelling van hun atmosferen te analyseren.

Explosietekening van het METIS-instrument. Credit: ESO/METIS consortium/L. Calçada

METIS is een geavanceerd drie-in-één instrument. Het heeft een camera om beelden van de hemel vast te leggen, een spectrograaf om het licht te splitsen in zijn verschillende kleuren of golflengten, en een eigen adaptieve optische moduledie – in samenwerking met de adaptieve telescoopspiegels van de ELT – storende turbulenties in de aardatmosfeer kan corrigeren. Het complete instrument zit verpakt in een cryostaat, die zijn temperatuur op minus 230 graden Celsius of nog lager houdt, zodat zijn eigen warmte de infraroodmetingen niet kan verstoren.

Bron: Astronomie.nl.

Share

Speak Your Mind

*