Zou een unieke rechthoekige telescoop de sleutel kunnen zijn tot het vinden van Aarde 2.0?

Kan een unieke rechthoekige telescoop de sleutel zijn tot het vinden van Aarde 2.0?

Exoplaneten opsporen blijft lastig, zelfs voor zwaargewichten als de James Webb Space Telescope (JWST) en de Very Large Telescope (VLT). Vooral rond 10 micrometer – het golflengtegebied waar water verraadt of een rotsplaneet leefbaar kan zijn – lopen huidige telescopen tegen grenzen aan. Astrofysicus Heidi Newberg stelt daarom een opvallende oplossing voor: een ruimtetelescoop met een rechthoekige spiegel. Dat ontwerp zou de beperkingen van ronde spiegels omzeilen en een nieuwe stap kunnen betekenen voor NASA en de zoektocht naar buitenaards leven.

Waarom huidige telescopen tekortschieten

Het universum zit vol planeten, maar slechts een klein deel valt binnen ons bereik. Astronomen zoeken vooral naar exoplaneten: werelden rond andere sterren. Inmiddels zijn er meer dan 5.600 bevestigd, maar de ultieme droom blijft een tweede aarde in de bewoonbare zone van een nabije ster.

Die zoektocht is lastig. Zelfs JWST kan aardachtige planeten rond zonachtige sterren nauwelijks isoleren. Het licht van de moederster overschaduwt alles, terwijl de scheiding in de hemel extreem klein is: op 10 parsec is de afstand aarde-zon slechts 0,1 boogseconde. Ronde spiegels groter maken helpt, maar zorgt voor onbetaalbare en onhandige telescopen.

Het idee van een rechthoekige spiegel

Newberg stelt een radicaal ander ontwerp voor: een telescoop met een langgerekte, rechthoekige spiegel. Hoe langer de opening in één richting, hoe hoger de resolutie in die as. Zo’n spiegel kan uit segmenten bestaan, past beter in een raket en levert met minder massa toch de scherpte die je nodig hebt.

Voor metingen rond 10 micrometer – het gebied waar aardachtige planeten warmte uitstralen – kan dat cruciaal zijn. Een effectieve opening van 25 meter is genoeg om een planeet op 0,1 boogseconde te onderscheiden. Door de telescoop te draaien of meerdere opnames te combineren, krijg je uiteindelijk een compleet scherp beeld.

De voordelen en uitdagingen

Een rechthoekige spiegel heeft meerdere voordelen:

• makkelijker modulair te bouwen en lichter dan een ronde megaspiegel,
• betere resolutie in één richting,
• efficiënter te lanceren en uit te vouwen.

Maar er zijn ook uitdagingen. Het diffractiepatroon is anisotroop, coronagrafen moeten worden aangepast en de reconstructie van beelden vraagt om stabiele, herhaalbare observaties. Toch lijkt de balans aantrekkelijker dan de steeds grotere ronde spiegels die nu worden ontwikkeld.

Wat dit kan opleveren

Een telescoop die scherp kan kijken in het mid-infrarood maakt het mogelijk om kleine planeten direct te scheiden van hun ster. Vervolgens kun je spectra opnemen en gassen herkennen die leven kunnen verraden. Denk aan waterdamp rond 6 micrometer, ozon bij 9,6, methaan bij 7,7 en CO₂ bij 15 micrometer.

Zo ontstaat de kans om niet alleen te zien dat er een planeet is, maar ook wat er in de atmosfeer gebeurt. En precies dát is nodig om te beoordelen of een wereld leefbaar kan zijn.

Toekomstperspectief

NASA werkt aan het Habitable Worlds Observatory, dat in zichtbaar licht aardachtige planeten wil opsporen. Een rechthoekige mid-infraroodtelescoop zou daar perfect naast passen: zichtbaar licht toont reflectie, infrarood geeft informatie over warmte en samenstelling.

Voor het zover is, zijn er technologieproeven nodig. Segmenten moeten stabiel blijven bij lage temperaturen, coronagrafen moeten worden afgestemd op een rechthoekige pupil en beeldreconstructies moeten betrouwbaar zijn. Maar het doel is duidelijk: om echt te weten of een planeet bewoonbaar is, heb je beeld én spectrum nodig.

Misschien staat er binnen enkele decennia een langgerekte telescoop in de ruimte, turend naar nabije sterren. En stel dat die dan een kleine, koele stip vindt met herkenbare gassen in de atmosfeer… hoe dichtbij zou je dan zijn bij het vinden van een tweede aarde?