De lancering van een nieuw tijdperk: Leiden en de James Webb telescoop (deel I)

17 december 2021

Na 25 jaar is het deze december eindelijk zo ver: de lancering van de lang verwachte James Webb ruimtetelescoop. Leidse astronomen kijken vol spanning mee: niet alleen waren zij betrokken bij de bouw van belangrijke instrumenten aan boord, de telescoop zal ook vele nieuwe geheimen van het heelal onthullen, zowel voorzien als onvoorzien.

Deel I: Hoe Nederland meebouwde aan een belangrijk instrument aan boord.

Deel II: Verschillende Sterrewachters mogen straks met deze nieuwe data aan de slag.

Een sleutelrol is weggelegd voor astrofysicus Ewine van Dishoeck. Zij is vanaf het begin betrokken bij James Webb. Samen met een aantal collega’s opperde zij al in 1997 het idee een hypergevoelig infrarood-instrument mee te sturen. Dat werd het Mid-InfraRed Instrument (MIRI): een infraroodspectrometer en camera waarvan Nederland een groot deel van de optica ontwikkelde en waarmee we straks dwars door ruimtestof heen kunnen kijken.

Een Nederlandse passagier aan boord

Hoogleraar Infraroodastronomie Bernhard Brandl was nauw betrokken bij de bouw van MIRI. ‘In tegenstelling tot de andere wetenschappelijke instrumenten aan boord, is MIRI niet ontworpen en gebouwd door ruimtevaartorganisaties NASA en ESA, maar door een internationaal consortium van instituten,’ zegt hij. De Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA), waar ook de Leidse Sterrewacht deel van uitmaakt, was een van hen.’

Brandl nam deel aan vele discussies en bijeenkomsten, en ook aan de eerste testcampagnes van het instrument. ‘Ik leidde het team dat de MIRI-spectrometer met middelhoge resolutie heeft ontwikkeld,’ vertelt hij. Een spectrometer vangt het licht op dat een ruimteobject uitzendt en uiteenrafelt in de verschillende aanwezige golflengtes. De vingerafdruk van golflengtes die zo ontstaan, bevat belangrijke informatie over de objecten. Brandl: ‘MIRI zal licht kunnen “zien” in het midden-infraroodspectrum, met golflengtes die onzichtbaar zijn voor het menselijk oog.’

Video: NOVA bouwt het hart van MIRI

Vanwege de gekozen cookie-instellingen kunnen we deze video hier niet tonen.

Bekijk de video op de oorspronkelijke website of

Een enorme sprong vooruit

Volgens Brandl is MIRI een enorme sprong voorwaarts. ‘Zo’n krachtige infraroodspectrometer in de ruimte is uniek. Het zal ons in staat stellen naar koelere objecten te kijken, die op deze langere golflengten uitzenden. Zo komen we veel nieuwe dingen te weten, van de atmosferen van nabije exoplaneten tot de evolutie van verre sterrenstelsels. Bovendien zullen we met MIRI de spectra van meerdere lichtpunten tegelijk kunnen analyseren. Dat biedt nieuwe onderzoeksmogelijkheden die met een klassieke spectrometer niet mogelijk zijn.’

Als opvolger van de geliefde Hubble-telescoop zal Webb veel meer vermogen hebben om licht te verzamelen – wat neerkomt op meer gevoeligheid en scherpere beelden. ‘Webb is met zijn ongekende hoekresolutie en gevoeligheid veel beter dan eerdere missies,’ zegt de Leidse hoogleraar Marijn Franx. Hij was betrokken bij de ontwikkeling van NIRSPEC, een ander instrument op de James Webb telescoop.

3, 2, 1...

De James Webb telescoop gaat op 24 december de lucht in aan boord van de Ariana 5 raket. Dit gebeurt vanaf de ESA lanceringsbasis in Kourou, Frans Goiânia. Omdat deze plek dichtbij de evenaar ligt, geeft de snelheid van rotatie van de aarde de draagrakketten hier een extra duwtje in de rug. De reis van 1,5 miljoen kilometer duurt ongeveer een maand. Dan komt James Webb aan op zijn nieuwe bestemming, waar hij ten minste vijf, maar hopelijk wel tien jaar zijn werk kan doen.

Hoe ontstaan planeten zoals de Aarde?

Als beloning voor hun bijdrage, krijgen onderzoekers die bij de ontwikkeling van Webb betrokken zijn, gegarandeerd waarneemtijd op de nieuwe telescoop. Van Dishoeck wil haar aandeel gebruiken om de samenstelling te bestuderen van het gas en stof in schijven waarin nieuwe planeten vormen. Die samenstelling wil ze vervolgens vergelijken met die van atmosferen van volgroeide exoplaneten – dat zijn planeten rond andere sterren dan onze zon. ‘Verbindingen zoals water, koolstofdioxide en methaan, kun je alleen waarnemen met behulp van infrarood,’ legt ze uit aan het Financieel Dagblad. ‘En dankzij MIRI kan James Webb straks zelfs het zwakste infraroodlicht opvangen.'

De samenstelling van die atmosferen vertelt ons meer over de ontstaansgeschiedenis van planeten, maar ook of er bijvoorbeeld planeten zijn die op de aarde lijken, en planeten die water en andere bouwsteentjes voor leven bevatten.

Het verre verleden

Franx gaat op zoek naar sterrenstelsels in het vroege heelal. ‘Die zijn heel anders dan de sterrenstelsels dichtbij huis,’ legt hij uit. ‘De vroegste sterren en melkwegstelsels zijn waarschijnlijk heel anders dan sterren zoals onze zon: ze zijn samengesteld uit waterstof en helium, en leven misschien maar heel kort, om later zwarte gaten te vormen. We hopen dat JWST licht kan werpen op deze speciale fase van het heelal. Als we meer duidelijkheid hebben over dit soort vragen, kunnen we de evolutie van het heelal en de toekomst van sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg beter begrijpen.’

De lancering in Leiden

Spannend nieuws! Op 25 december zal James Webb dan eindelijk de ruimte ingaan. De dag hiervoor, op 24 december, geven Leidse astronomen Ewine van Dishoeck en Bernhard Branl tussen 11.00-12.00 lezingen over Webb.

De lezingen worden gestreamd via YouTube. De lancering zelf is hierna te volgen via een gezamenlijke webcast van NASA en ESA.

Meer informatie vind je in onze agenda.

James Webb in het klein

Even de benen strekken tijdens de lockdown? Bij Rijksmuseum Boerhaave kun je een 1:10 schaalmodel van Webb bewonderen. Het staat in de foyer, en dus ook zichtbaar van buitenaf. Als onze faculteit weer geopend is, ben je welkom om ons -iets kleinere- 1:20 JWST model te bekijken. Het staat op de begane grond van het Huygens lab/ Oort-gebouw precies voor de Sitterzaal.

In de media

Verschillende media spraken met Leidse wetenschappers over de aankomende lancering van James Webb. Een kleine greep uit de interviews:

De Ingenieur - James Webb gaat nog verder de ruimte inkijken
Het Financieel Dagblad - In het licht van ons bestaan (€ )
de Volkskrant - Podcast: met deze nieuwe supertelescoop kijk je ongekend diep het heelal in
Trouw - De supertelescoop James Webb heeft een beter oog voor het jonge heelal - maar is nog altijd niet gelanceerd (Marijn Franx)
Tweakers - NIRSpec-spectrograaf op James Webb (Marijn Franx)

Headerfoto: De uitgeklapte hoofdspiegel van NASA's James Webb-telescoop ziet eruit als een bloem in bloei. Credits: NASA/Desiree Stover