Sron-technologie in Japanse ruimtetelescoop

Nieke Roos
18 februari 2016

Vorige week heeft het Japanse ruimtevaartagentschap Jaxa een nieuwe röntgentelescoop gelanceerd. Op een hoogte van 575 km richt de Astro-H-missie zich met behulp van Sron-technologie op een aantal energierijke verschijnselen in het heelal, waaronder invallende materie nabij zwarte gaten, turbulenties in clusters van melkwegstelsels, schokgolven in supernova-explosies en grootschalige structuren in het universum. Ook de versnelling van kosmische deeltjes tot hoge energieën en donkere materie behoren tot het onderzoeksveld. De wetenschappelijke waarnemingen beginnen na een testfase van drie maanden en duren zo’n drie jaar.

De Astro-H-missie gaat zeer hete gaswolken bestuderen aan de hand van de röntgenstraling die ze uitzenden. Dat doen ze vanaf ongeveer een miljoen graden Celsius. Gassen die rond een zwart gat draaien bereiken bijvoorbeeld dergelijke zeer hoge temperaturen. Ook sterren die als supernova ontploffen, laten een hete gaswolk na. Zelfs de grootste objecten in het heelal, clusters van melkwegstelsels, worden omgeven door een enorme hete gasnevel met een diameter van miljoenen lichtjaren.

Astro-H heeft vier telescopen aan boord die de straling bundelen en doorgeven aan twee camera’s: een spectrometer voor zacht röntgen en een detector voor zachte gammastraling. De Soft X-ray Spectrometer (SXS) maakt het mogelijk om nauwkeuriger naar veelvoorkomende chemische elementen in hete gaswolken te kijken, zoals zuurstof, silicium en ijzer. Deze hebben elk hun eigen ‘kleurcode’ in röntgenstraling, die de SXS heel precies kan meten. Het instrument is zelfs zo nauwkeurig dat het de snelheid van de gassen kan bepalen.

Ondergebracht in een kleine koelkast werkt de SXS-beeldsensor dicht bij het absolute nulpunt. Elk van de zes bij zes pixels bevat een piepkleine elektronische schakeling die heel gevoelig is voor temperatuur. Een invallend röntgenfoton warmt een beeldpunt een heel klein beetje op. Deze kleine verandering in temperatuur zorgt voor een veel grotere verandering in de weerstand van de schakeling. Door de weerstand heel precies te meten, kan de energie (de ‘kleur’) van het röntgenfoton tot op 0,1 procent nauwkeurig worden uitgerekend.

Samen met de Universiteit van Genève maakte Sron voor de SXS een wiel met filters die elk een specifiek deel van de röntgenstraling doorlaten. Zo beschermen ze de camera tegen te fel licht. Het resultaat is dat het instrument een groot bereik kan combineren met een grote gevoeligheid, waardoor het scherpe waarnemingen kan doen aan een grote variëteit aan astrofysische bronnen. Daarnaast ontwikkelde Sron met Photonis Netherlands een speciale röntgenlamp om de SXS in de ruimte te kunnen ijken, zodat de onderzoekers de camera continu kunnen blijven afstellen voor een zo groot mogelijke nauwkeurigheid.