Is er leven op verre planeten? SRON-onderzoeker Pieter de Visser kreeg een beurs van 250.000 euro om een instrument te ontwikkelen dat kan helpen deze vraag te beantwoorden.

Planeten buiten ons zonnestelsel, oftewel exoplaneten, worden al jaren aan de lopende band ontdekt. Bovendien zitten daar tegenwoordig geregeld exemplaren tussen waar vloeibaar water zou kunnen zijn. Maar vervolgens moet je nog wel zien te bepalen of er ook daadwerkelijk water ís – evenals moleculen die op leven duiden, zoals zuurstof, koolstofdioxide en methaan. Dat moet straks mogelijk zijn met de detector waar De Visser dankzij een Veni-beurs van NWO nu mee aan de slag gaat.
 

Supergeleidend materiaal

Het grote probleem bij dit soort metingen is dat je fotonen (‘lichtdeeltjes’) wilt bestuderen afkomstig van een planeet die zo’n 10 miljard keer minder helder is dan de ster waar hij pal naast staat. De Visser hoopt daarin te slagen door het licht op een nieuwe manier te analyseren.

In de huidige detectors wordt het licht eerst uiteengerafeld in de verschillende golflengtes waar het uit bestaat, bijvoorbeeld met een prisma. Daarna gaan de fotonen op basis van hun golflengte naar verschillende detectors. In die detectors komt dan voor elk foton precies één elektron vrij en dát wordt geregistreerd.

De Visser werkt echter met supergeleidend materiaal waarin een enkel foton duizenden elektronen vrijmaakt. Daarbij geldt: hoe korter de golflengte van een foton, des te hoger de energie die het heeft en des te meer elektronen er vrijkomen. Uit het aantal elektronen is zo de golflengte van elk foton af te leiden.

De Visser maakt op die manier het hele proces van uiteenrafelen en naar afzonderlijke detectors sturen overbodig, waardoor het signaalverlies veel lager is. Daarmee komen meetinstrumenten in beeld die in de atmosferen van exoplaneten moleculen kunnen identificeren die wijzen op het bestaan van leven.
 

Geen infrarood, maar zichtbaar licht

SRON is de uitgelezen plaats om aan zulke detectors te werken, zegt De Visser. ‘We bouwen hier al de gevoeligste detectors voor infrarood licht die momenteel beschikbaar zijn. Daardoor hebben we veel ervaring met de fabricage en het uitlezen van grote hoeveelheden pixels.’

Wel is de detector waar De Visser mee bezig is niet bedoeld voor infrarood, maar voor zichtbaar licht. ‘Infrarood licht heeft een langere golflengte dan zichtbaar licht. Dat leidt ertoe dat je een veel grotere telescoop nodig hebt om een exoplaneet los van zijn ster te kunnen zien.’ Daarom is zichtbaar licht een praktischere optie, ook al is het verschil in helderheid tussen ster en planeet daar nóg groter dan in het infrarood.
 

Drie stappen

De Visser heeft een driestappenplan voor zichzelf uitstippeld. Allereerst wil hij een enkele detectorpixel realiseren met een twee keer zo grote gevoeligheid als de detectors die nu beschikbaar zijn. Vervolgens is het de bedoeling om tweeduizend van die pixels aan elkaar te schakelen tot een detector. Ten slotte wil hij de gevoeligheid nog verder opkrikken. Dat alles zou drie jaar in beslag moeten nemen.

Uiteindelijk kan de detector van De Visser dan worden ingezet bij toekomstige ruimtetelescopen die zoeken naar tekenen van buitenaards leven. Tenminste, als het hem lukt om de gewenste gevoeligheid te halen. ‘Dat heeft nog niemand eerder geprobeerd, dus dan weet je ook niet wat je onderweg nog aan problemen tegenkomt.’

Maar sowieso verwacht hij een twee tot drie keer zo grote gevoeligheid te kunnen halen dan nu beschikbaar is. ‘En zo’n detector zou ook al interessant zijn voor astronomen die andere waarnemingen vanaf de grond doen.’


Welverdiend

'Erg mooi dat Pieter de Visser voor dit onderzoek een Veni-beurs heeft gekregen - en welverdiend!', reageert sterrenkundige Ignas Snellen (Universiteit Leiden). 'Voor de zoektocht naar buitenaards leven zijn we ontzettend afhankelijk van technische vernieuwingen zoals de ontwikkeling van de nieuwe detectoren in dit project.'

Illustratie: ESO/L. Calçada