Het telescoopinstrument 4MOST gaat de komende vijf jaar ruim 25 miljoen ruimte-objecten doormeten.

Afgelopen maand is in Chili een gloednieuw instrument in gebruik genomen om objecten in de ruimte waar te nemen: 4MOST (4-meter Multi-Object Spectroscopic Telescope). De kracht van dit apparaat is zijn brede gezichtsveld en zijn vermogen om naar meer dan 2400 kosmische objecten tegelijk te kijken. De meeste telescoopinstrumenten kunnen maar één bron per waarneming aan.

De bedoeling is dat 4MOST de komende vijf jaar ruim 25 miljoen verschillende ruimtelichamen observeert. Daarvoor is het instrument geïnstalleerd op de VISTA-telescoop (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy), in de Chileense Atacama-woestijn. Op 18 oktober deed 4MOST met succes zijn eerste testwaarnemingen: het verzamelde gegevens van meer dan duizend sterrenstelsels, waaronder de Melkweg, meldt de European Southern Observatory (ESO). 

De componenten van het 4MOST. Credits: 4MOST Consortium

De techniek

Het ‘oog’ van 4MOST bestaat uit 2438 optische glasvezels, die elk zo dun zijn als mensenhaar. Elke vezel vangt het licht op van een andere bron in de ruimte. Het licht gaat door de vezels naar drie spectrografen, die het spectrum (de aanwezige golflengten in het licht) meten. Hiertoe splitsen ze het licht op in maar liefst achttienduizend kleurcomponenten.

Uit deze gedetailleerde spectra kunnen wetenschappers eigenschappen bepalen zoals de chemische samenstelling, temperatuur en snelheid van de geobserveerde bronnen, die op hun beurt weer iets zeggen over de ontstaansgeschiedenis en ouderdom van het hemellichaam in kwestie.

Er waren al instrumenten die van meerdere objecten tegelijk een spectrum kunnen meten, vertelt astrofysicus Else Starkenburg van de Rijksuniversiteit Groningen, die gegevens van het instrument gaat gebruiken om de vroege geschiedenis van de Melkweg te bestuderen. ‘Maar deze zijn vaak veel beperkter in het aantal spectra, of ze observeren een veel kleiner oppervlakte aan de hemel in één keer.’

Op 18 oktober observeerden de spectografen een groot stuk van de hemel, met daarin de Sculptor Galaxy en het bolvormige cluster NGC288. Dit beeld toont het zeshoekige zichtveld van 4MOST van die dag. Elke stip is een geanalyseerd hemellichaam. Bron: AIP/Background: Harshwardhan Pathak/Telescope Live

Nederlandse inbreng

4MOST is ontwikkeld door een consortium van dertig universiteiten en onderzoeksinstituten uit Europa en Australië, waaronder de Nederlandse Onderzoeksschool voor Astronomie (NOVA), een samenwerking tussen de astronomie-afdelingen van de universiteiten van Amsterdam (UvA), de Rijksuniversiteit Groningen, Universiteit Leiden, Radboud Universiteit Nijmegen. NOVA leverde een bijdrage aan het kalibratiesysteem: een standaardspectrum waarmee de metingen worden vergeleken, om subtiele afwijkingen te kunnen opmerken.

Door pakweg elk kwartier een meting te doen, zal 4MOST uiteindelijk een catalogus hebben samengesteld van de eigenschappen tientallen miljoenen objecten in het zuidelijke hemelhalfrond. Op het noordelijk halfrond worden momenteel ook nieuwe instrumenten ontwikkeld, met een vergelijkbare capaciteit.

Toepassing

De meetgegevens van 4MOST worden straks onder meer gebruikt om de geschiedenis van het heelal te ontrafelen, en om donkere materie en de oorsprong van sterren te onderzoeken.

‘Dat noemen we galactische archeologie’, zegt Starkenburg. Welke elementen aanwezig zijn in het heelal is door te tijd heen veranderd, legt ze uit. ‘Door te meten waar een ster van gemaakt is, krijgen we dus een beeld van de generatie waartoe deze behoort.’ Daarnaast is uit de huidige beweging van een ster te reconstrueren waar deze vandaan komt.

Zij en andere astronomen van de Rijksuniversiteit Groningen hopen met 4MOST een zo compleet mogelijk dynamisch driedimensionaal model van de Melkweg te maken. Daarvoor combineren ze de gegevens met eerdere waarnemingen van de Gaia-satelliet, die tussen 2013 en 2025 informatie van een kleine twee miljard sterren verzamelde.

Openingsbeeld: Het nieuwe 4MOST-instrument in de VISTA-telescoop van ESO. Bron: AIP/A Saviauk