De James Webb Ruimte-telescoop is de grootste en krachtigste telescoop die ooit in de ruimte is gelanceerd. Webb zal het verborgen heelal voor onze ogen onthullen door infrarood licht te observeren, en ons zo een kijk geven op sterren gehuld in stofwolken, moleculen in de atmosferen van andere werelden en het licht van de eerste sterren en vroegste sterrenstelsels, die meer dan 13,5 miljard jaar geleden hun licht uitstuurden. Met zijn reeks ultramoderne instrumenten verlegt Webb de grenzen van onze kennis van het zonnestelsel, het ontstaan van sterren en exoplaneten, en de vorming en evolutie van sterrenstelsels.
Webb is een samenwerking tussen NASA, de European Space Agency (ESA) en de Canadian Space Agency (CSA). De telescoop werd gelanceerd me een Ariane 5-raket vanaf Europa's lanceerbasis in Frans-Guyana. Van daaruit begint de missie aan een maandenlange reis naar een baan rond het tweede Lagrangepunt (L2), ongeveer anderhalf miljoen kilometer van de aarde verwijderd. In de eerste maand na de lancering ontvouwt Webb zijn zonneschild, dat zo groot is als een tennisveld. Het zonneschild blokkeert de hitte van de zon, waardoor de telescoop en zijn instrumenten koel blijven, tot wel -233 graden Celsius, zodat ze geen eigen infraroodstraling uitzenden die de signalen van waargenomen astronomische objecten zou verstoren. In de maanden daarna zal Webb doorgaan met uitlijning en kalibratie, zodat de volledige wetenschappelijke operaties zes maanden na de lancering kunnen beginnen.
De telescoop heeft een primaire spiegel van 6,5 meter, samengesteld uit 18 hexagonale segmenten. De spiegel is zo groot dat hij in origami-stijl moest opgevouwen worden om in de Ariane 5-raket te passen. De immense spiegel kan het zwakke licht van verre sterren en sterrenstelsels detecteren met een gevoeligheid die honderd keer groter dan die van de Hubble-telescoop, die ‘slechts’ een spiegel van 2.4 meter heeft. Webb is zo gevoelig, dat het de hittesignatuur van een hommel op de maan vanaf Aarde zou kunnen detecteren. Aan boord heeft Webb vier wetenschappelijke instrumenten, elk met hun eigen kenmerken en wetenschappelijke doelen. Een van deze instrumenten is MIRI, het Mid-InfraRed Instrument, een camera en spectrograaf die in het midden-infrarood observeert. Spectroscopie is een techniek die astronomen gebruiken om de fysica van objecten in de ruimte beter te begrijpen. Zoals een prisma het witte licht van de zon opsplitst in kleurcomponenten (als een regenboog), zo ontleden de spectrografen van Webb infrarood licht in vele golflengtes. Dit levert gedetailleerde informatie op over een object, zoals hoe een sterrenstelsel beweegt of welke moleculen aanwezig zijn in de atmosfeer van een exoplaneet.
Het MIRI-instrument is gebouwd door een internationaal consortium van wetenschappelijke instituten. Dankzij financiering van de Belgische federale dienst voor wetenschapsbeleid BELSPO via het ESA PRODEX-programma speelden Belgische ingenieurs en wetenschappers een sleutelrol bij de ontwikkeling van het instrument. Belgische onderzoekers namen ook deel aan de oorspronkelijke discussies die de JWST/MIRI-wetenschappelijke doelstellingen definieerden, die op hun beurt de technische vereisten en het ontwerp van het instrument informeerden. Het Centre Spatial de Liege (CSL) bouwde samen met industriële partners Thales Alenia Space (Charleroi) en OIP Sensor Systems (Oudenaarde) de elektronicabox voor instrumentbesturing en verschillende opto-mechanische eenheden. Aan het Instituut voor Sterrenkunde van de KU Leuven hebben instrumentwetenschappers het MIRI-instrument uitgebreid getest in speciale testkamers die de ruimteomgeving simuleren in laboratoria in het VK, bij NASA Goddard en NASA Johson Space-centra.
"Mijn promotieonderzoek was gericht op de kalibratie van het JWST/MIRI-instrument, om ervoor te zorgen dat de data die MIRI levert van de beste kwaliteit mogelijk is, en zelfs na 4 jaar onderzoek kijk ik nog altijd met ontzag naar de complexiteit van dit instrument en de Webb-telescoop." zegt Dr. Ioannis Argyriou van het Instituut voor Sterrenkunde, KU Leuven. Deze expertise maakt KU Leuven essentieel in de JWST ‘commissioning phase’, de voorbereidende fase die 6 maanden na de lancering duurt. Het KU Leuven-team zal enkele weken in het operatiecentrum in Baltimore verblijven voor de eerste testoperaties in-orbit en de eerste testobservaties. Het doel is om tegen volgende zomer een gekalibreerd instrument te leveren, klaar om te beginnen met de uitdagende observatieprogramma's die astronomen over de hele wereld hebben gedefinieerd.
Wetenschappers van de KU Leuven zijn betrokken bij verschillende van de wetenschappelijke sleutelprogramma’s die exoplaneten zullen karakteriseren en de levenscyclus van stof in het heelal bestuderen.
"JWST zal baanbrekende kennis leveren over de atmosferen van exoplaneten, hun temperaturen en samenstelling, hun bewolking en klimaatomstandigheden, en zal ons in staat stellen om potentieel bewoonbare exoplaneten te karakteriseren." zegt prof. Leen Decin. Verschillende Belgische astronomen aan de UGent, de KU Leuven en de Universiteit van Luik zijn er al in geslaagd om felbegeerde JWST waarnemingstijd te bekomen. De instrumentexperts van de KU Leuven zullen hen helpen de eerste gegevens te begrijpen en te analyseren om instrumentele effecten te corrigeren.
“We werken in ons team al 17 jaar aan het MIRI-instrument, waarbij we de metingen van prototypes en het instrument dat we nu lanceren onder de loep hebben genomen, om de fysica van het instrument te begrijpen. Nu zullen we deze enorme telescoop eindelijk op de sterren richten en de fysica van het heelal kunnen begrijpen”, zegt dr. Bart Vandenbussche van het MIRI-team van het Instituut voor Sterrenkunde, KU Leuven.
De Webb-missie heeft een nominale missieduur van 5 jaar, hoewel wetenschappers goede hoop hebben dat de telescoop tot wel 10 jaar operationeel zal blijven. Gedurende deze tijd zal het wetenschappers een schat aan nieuwe waarnemingen hebben opgeleverd die zullen leiden tot baanbrekende ontdekkingen, die een venster openen naar het tot nu toe verborgen heelal.
Bron: KU Leuven
