Delftse terahertz detectoren brengen sterrenstof Melkweg in kaart

“Het was een strak schema”, zegt dr. Jian-Rong Gao over de assemblage en het testen van de ballonsatelliet Gusto. Gao is de projectleider van de Nederlandse bijdrage aan het Gusto-observatorium – een satelliet onder een heliumballon. Deze gaat metingen verrichten aan de samenstelling van het stof en de gaswolken tussen de sterren in het centrum van de Melkweg, waar sterren geboren worden en exploderen. Daarmee hopen wetenschappers meer te weten te komen over de evolutie van sterren.

Gao werkt als universitair hoofddocent bij de afdeling beeldvormingsfysica (faculteit Technische Natuurwetenschappen) en als senior instrumentwetenschapper bij SRON (Nederlands Instituut voor Ruimteonderzoek). Na een NASA-competitie kreeg hij zes jaar geleden de opdracht voor de productie van terahertz-sensoren aan boord van Gusto (Galactic/Extragalactic ULDB Spectroscopic Terahertz Observatory).

Dat was het startpunt voor de productie van één 8-pixel terahertz-camera en de componenten voor nog twee andere camera’s (zie foto’s onderin). In totaal hebben de TU en SRON er vijftien mensjaar geïnvesteerd, naast het onderzoek van vele masterstudenten en promovendi voordat het Gusto-project van start ging.

Op de voet

Gao volgde de voorbereidingen voor de lancering vanuit zijn vakantieadres in Shanghai op de voet. Via Whatsapp stond hij in direct contact met dr. José Silva, zijn voormalige promovendus en instrumentwetenschapper bij SRON.

De apparatuur voor het Gusto-project arriveerde op 28 oktober op de ballonlanceerbasis McMurdo op de Ross-ijsplaat van Antarctica. Na de assemblage en het testen was het wachten op rustig weer.

Dat kwam op de laatste dag van 2023. Om half zes in de ochtend (Nederlandse tijd) op 31 december 2023 hees een enorme heliumballon Gusto zachtjes naar een hoogte van 36 kilometer. Van december tot februari vormt de bovenste luchtstroom daar een polaire draaikolk, die de ballon met het observatorium in een langzame rotatie boven en rond de Zuidpool kon brengen. Na twee maanden, is de verwachting, zal de ballon naar beneden zakken en in de oceaan of Australië belanden.

Het binnenste van de Melkweg

Gedurende de observatietijd van ongeveer 55 dagen zal Gusto het binnenste van de Melkweg in kaart brengen op zoek naar ionen van stikstof, koolstof en zuurstof in de gaswolken en het stof tussen de sterren.

De hoofdonderzoeker, professor Christopher Walker van de Universiteit van Arizona, stelde zo’n missie in 2014 voor omdat hij verwachtte dat de verdeling van zwaardere elementen zoals stikstof, koolstof en zuurstof hem meer zou kunnen vertellen over het leven en sterven van sterren en hun evolutie. Walker en zijn team willen zoveel mogelijk informatie over de samenstelling en de verdeling van sterrenstof verzamelen.

Detectoren werken goed

Toen Delta op 7 januari met dr. Gao belde, was Gusto operationeel. “Gisteren hoorde ik dat alle detectoren goed werken, maar dat Gusto nog geen spectraallijnen heeft gezien. Daar werkt het team nu aan. Mogelijk heeft het te maken met de richting waarin de telescoop gericht staat. Daar zit mogelijk een afwijking in.”

Gao wil bij Silva niet aandringen op updates. “Het is een uitdaging. Het geeft stress. Dus het is beter om te wachten tot hij vertelt wat de voortgang is, in plaats van dat ik hem de hele tijd lastigval.”