Menu

Grootste ontdekkingen van Spitzer

17/02/2020 - Exoplaneet, Exploratie, Interstellair, Telescoop, Zwarte gaten

In januari 2020 heeft NASA beslist om de 16-jaar oude ruimtetelescoop Spitzer op pensioen te sturen. Spitzer’s opdracht om het heelal te observeren in infrarood begon in 2003 en zou duren tot 2009. Er werd al snel beslist om de missie van Spitzer te verlengen. Uiteindelijk is de telescoop 16 jaar in dienst geweest. In die 16 jaar heeft Spitzer verschillende grote en belangrijke ontdekkingen gedaan. Ontdekkingen die zonder infraroodlicht verborgen bleven voor het menselijk oog. Hieronder een overzicht van Spitzer’s grootste ontdekkingen.


Image credit: NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA

De eerste weerkaart van een exoplaneet
Spitzer maakt gebruikt van infrarood licht, dat vaak wordt uitgestraald door warme objecten. NASA was nooit van plan geweest om Spitzer te gebruiken als observatorium voor exoplaneten. Toch bleek op dat gebied de infraroodvisie van onschatbare waarde. In 2009 werden de gegevens van Spitzer gebruikt om de allereerste “weerkaart” van een exoplaneet samen te stellen. Deze exoplanet-weerkaart bracht temperatuurvariaties over het oppervlak van een gigantische gasplaneet in kaart, HD 189733b. Bovendien bleek uit de studie dat de wind waarschijnlijk door de atmosfeer van de planeet stroomt.


Image credit: NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA

Binnengluren in een kraamkliniek voor sterren
Infraroodlicht kan in de meeste gevallen beter doordringen in gas- en stofwolken dan zichtbaar licht. Hierdoor was Spitzer in staat om ongekende beelden te maken in regio’s waar sterren worden geboren. Zo kon Spitzer binnen kijken in de donkere wolk “Rho Oph” waar pasgeboren sterren onder hun geboortedeken van stof liggen. De wolk Rho Oph is een van de dichtst gelegen regio’s bij ons zonnestelsel waar sterren geboren worden. De wolk licht in het sterrenbeeld Scorpius en op een afstand van 410 lichtjaar.


Image credit: Subaru/NASA/JPL-Caltech

Een metropolis van sterrenstelsels
In 2011 hebben astronomen een verzameling van sterrenstelsels gevonden, COSMOS-AzTEC3 genaamd. Hiervoor hebben astronomen de verzamelde gegevens van Spitzer gebruikt. Het licht van de groep sterrenstelsels had meer dan 12 miljard jaar gereisd om de Aarde te bereiken. De groep, proto-cluster genaamd, bestaat uit vrij jonge sterrenstelsels die later zullen uitgroeien tot moderne sterrenstelsels die door zwaartekracht met elkaar verbonden zijn. De groep COSMOS-AzTEC3 is de meest verre proto-cluster die ooit ontdekt werd en biedt wetenschappers een nieuwe kijk op hoe sterrenstelsels zich vormen.


Image credit: NASA/JPL-Caltech

Het recept voor “kometensoep”
In juli 2005 is NASA’s Deep Impact sonde bewust neergestort op de komeet Tempel 1. Door de inslag is een hele hoop materiaal van de komeet de lucht ingeslagen. Spitzer volgde de inslag van ver en kon het losgekomen materiaal bestuderen. Naast de bekendste materialen die aanwezig zijn op kometen (zoals silicaten of zand), kwamen er ook verrassende materialen naar boven, onder meer klei, carbonaten (te vinden in schelpen), ijzerhoudende verbindingen en aromatische koolstoffen (te vinden in auto-uitlaatgassen). De studie van deze nieuwe materialen biedt waardevolle informatie over de vorming van ons zonnestelsel.


Image credit: Keck/NASA/JPL-Caltech

De grootste ring van Saturnus
De ringen van Saturnus blijven interessant om te bestuderen en te fotograferen. Maar om de meeste foto’s van Saturnus staat niet de grootste ring. Dit omdat de ring, bestaande uit stof en kometenafval, veel verder rond de planeet draait dan de andere ringen. De grootste ring start op een afstand van 6 miljoen kilometer weg van Saturnus. De ring is zo’n 170 keer groter dan de diameter van Saturnus en ongeveer 20 keer dikker dan de diameter. De ring zelf reflecteert niet zoveel licht dan de andere ringen en is daarom minder zichtbaar. Het is dankzij de maan Phoebe, die door de ring vliegt tijdens haar passage rond de planeet, dat Spitzer een glimp van koud stof heeft kunnen opvangen en zo de ring werd ontdekt.


Image credit: NASA/JPL-Caltech

Botsingen in andere sterrenstelsels
Spitzer heeft bewijzen gevonden voor verschillende botsingen tussen kometen in andere sterrenstelsels. Deze botsingen kwamen veel voor in de beginjaren van ons eigen zonnestelsel en spelen een grote rol in de vorming van planeten. In één van de ontdekkingen heeft Spitzer een uitbarsting van stof rond een jonge ster gedetecteerd. Dit kan het gevolg zijn van een botsing tussen twee grote asteroïden.


Image credit: NASA/JPL-Caltech

Eerste kijk op de atmosfeer van een exoplaneet
Het was de telescoop Kepler die op jacht ging naar exoplaneten, planeten buiten ons zonnestelsel. Maar het was Spitzer die een eerste kijk gaf in de atmosfeer van een exoplaneet. Spitzer gebruikte in 2007 de spectroscopie-techniek om chemische moleculen in twee verschillende gas-exoplaneten te identificeren. De exoplaneten kregen de bijnaam “hete Jupiters” en bestaan vooral uit gas. De draaien veel dichter tegen hun zon dan de gasplaneten in ons zonnestelsel. De studie van de samenstelling van exoplanetenatmosferen is een grote stap in de richting om ooit op rotsachtige exoplaneten tekenen van leven te detecteren.


Image credit: NASA/JPL-Caltech

Ver afgelegen zwarte gaten
Het is ondertussen geweten dat in de meeste kernen van sterrenstelsels superzware zwarte gaten aanwezig zijn. Spitzer was echter in staat om twee superzware zwarte gaten te ontdekken die ver afgelegen liggen, de twee verste zwarte gaten ooit ontdekt. Zwarte gaten worden meestal omringd door stof- en gasstructuren die het zwarte gat voeden. Deze zwarte gaten worden ook wel quasars genoemd. Het licht van deze twee quasars reisde 13 miljard jaar door de ruimte om te Aarde te bereiken en opgepikt te worden door Spitzer. Dit betekent dat ze na de geboorte van het universum binnen het miljard jaar zijn gevormd.


Image credit: NASA/JPL-Caltech

Ver afgelegen planeet
In 2010 heeft Spitzer bijgedragen tot het ontdekken van de meest verste planeet ooit ontdekt. De exoplaneet ligt op een afstand van 13.000 lichtjaar van de Aarde. De meest bekende exoplaneten liggen binnen een afstand van 1000 lichtjaar. Spitzer heeft hierbij gebruik gemaakt van de “planet-hunt” techniek, ook bekend als microlensing. Hierbij wordt het licht gebogen en vergroot door de zwaartekracht. Zo kan het licht van een ster vergroot worden. Als dan een planeet rond die ster draait, kan de zwaartekracht bijdragen aan de vergroting en kan men een zichtbaar effect zien op het vergrote licht. Als de planeet voorbij de ster draait, zal het licht in helderheid tijdelijk afnemen.


Image credit: NASA/JPL-Caltech

Eerste exoplaneet geobserveerd
Spitzer heeft als eerste telescoop een exoplaneet direct kunnen observeren. Voorheen werden exoplaneten altijd indirect geobserveerd. Een directe waarneming is mogelijk wanneer de planeet genoeg licht uitstraalt. Deze gebeurtenis is een nieuwe stap in de wetenschap van exoplaneten. Spitzer heeft de directe waarneming uitgevoerd op de zogenaamde “Hot Jupiters”, twee gasreuzen vergelijkbaar met Jupiter en Saturnus maar die dichtbij hun ster draaien. Hierdoor wordt het licht van de ster opgenomen door de planeten waardoor ze helder schijnen in infrarood golflengten.


Image credit: NASA/JPL-Caltech/Northern Arizona University/SAO 

Helpende hand voor NEO’s
Spitzer heeft tijdens zijn carrière ook meegeholpen in het zoeken naar NEO’s en NEA’s (Near-Earth Objects en Asteroïds). Sommige van deze objecten zijn zo klein dat telescopen op de grond ze niet kunnen waarnemen, maar Spitzer wel. Zo heeft NASA de telescoop gebruikt om na te gaan of kleine asteroïden geen dreiging vormen voor onze planeet. Kleine objecten geven op zich geen licht af waardoor gewone telescopen ze moeilijk of niet kunnen waarnemen. Maar die kleine objecten zijn wel zichtbaar in infrarood. Spitzer heeft voornamelijk asteroïden bestudeerd die kleiner zijn dan 100 meter in diameter.


Image credit: NASA/JPL-Caltech/University of Wisconsin 

In kaart brengen van de Melkweg
In 2013 hebben wetenschappers aan de hand van meer dan twee miljoen foto’s die Spitzer heeft gemaakt een kaart kunnen maken van onze Melkweg. Deze kaart is de meest uitgebreide kaart die ooit gemaakt is. Voorheen werden de gegevens van het “Galactic Legacy Mid-Plane Survey Extraordinaire 360” project gebruikt. De gegevens van Spitzer zijn echter duidelijker en nauwkeuriger. Een kaart maken van de Melkweg is een uitdaging omdat ruimtestof zichtbaar licht blokkeert. Zo kunnen volledige regio’s onzichtbaar blijven. Infraroodlicht kan echter door stof doordringen waardoor die regio’s toch zichtbaar worden voor telescopen.


Image credit: NASA/JPL-Caltech/ESA

Grote sterrenstelsels
De Spitzer telscoop heeft veel bijgedragen aan de studie van de oudste sterrenstelsels die ooit zijn waargenomen. Het licht van deze sterrenstelsels heeft soms miljarden jaren nodig om de Aarde te bereiken, dus wetenschappers zien deze sterrenstelsels zoals ze miljarden jaren geleden waren. De meest ver afgelegen stelsels die Spitzer heeft bestudeerd straalden hun licht ongeveer 13,4 miljard jaar geleden uit, of zo’n 400 miljoen jaar na de geboorte van het heelal. Een van de verrassende ontdekkingen zijn de zogenaamde “Big Baby” sterrenstelsels. Deze stelsels waren in hun beginjaren veel groter dan wetenschappers dachten dat nieuw gevormde stelsels zo groot konden zijn. Wetenschappers geloven dat grote sterrenstelsels vormen doordat kleinere stelsels samenkomen. Maar deze “Big Baby” stelsels hebben laten zien dat in de beginjaren van het heelal grote hoeveelheden sterren samen kwamen.


Image credit: NASA/JPL-Caltech

Zeven aardachtige planeten rond dezelfde ster
De grootste en bekendste ontdekking van Spitzer is de ontdekking van zeven aardachtige planeten die rond éénzelfde ster draaien. Beter bekend als het TRAPPIST-1 stelsel. Deze ontdekking heeft zowel wetenschappers en niet-wetenschappers geïnspireerd. Drie van de zeven planeten bevinden zich in de bewoonbare zone rond de ster. Daar zijn temperaturen gunstig genoeg zijn om leven in water aan de oppervlakte te laten bestaan. De ontdekking stelt een grote stap voor in de zoektocht naar leven buiten ons zonnestelsel. Wetenschappers hebben Spitzer gebruikt om na te gaan hoeveel planeten het TRAPPIST-1 stelsel bevat. Zo is het TRAPPIST-1 stelsel voor meer dan 500 uren geobserveerd geweest door Spitzer. De infraroodlens van de telscoop was ideaal om het stelsel te observeren omdat de ster veel kouder is dan onze zon. De observatie’s van Spitzer hebben wetenschappen meer inzicht gegeven over de grootte en de massa van deze planeten. Deze informatie kan gebruikt worden om te bepalen waaruit planeten kunnen bestaan.