'Hij gaat ons dingen tonen die wij zelf niet kunnen zien': wat de James Webb-ruimtetelescoop ons gaat leren over het heelal
Na 25 jaar is de James Webb-ruimtetelescoop 'ready for take-off'. Hij is honderd keer krachtiger dan zijn voorganger en kijkt met supergevoelige infraroodogen. "De Webb zal het voor ons onzichtbare deel van het heelal tonen."
Duizenden lichtjes en veel zwart: zo zien wij mensen de sterrenhemel. Maar al dat zwart tussen de sterren is niet zo leeg als we denken. Wij kunnen alleen niet zien wat daar is. De James Webb-ruimtetelescoop kan dat wel.
Oud, koud en stoffig
"De Webb zal het voor ons onzichtbare heelal tonen, alles wat oud, koud en stoffig is", zegt hoogleraar moleculaire astrofysica bij de Sterrewacht Leiden, Ewine van Dishoeck. Ze stond aan de wieg van de James Webb-ruimtetelescoop. In 2018 won ze de Kavli-prijs, een soort Nobelprijs voor de Astronomie.
"Het heelal dijt sinds het ontstaan steeds verder uit. De lichtgolven van oudere delen, inmiddels miljarden lichtjaren ver weg, worden daardoor uitgerekt tot in het infrarood. Met z'n zeer gevoelige infrarood-apparatuur zal de James Webb deze oudste delen kunnen waarnemen, waardoor we meer te weten komen over het ontstaan van het heelal."
In Nederland gemaakt
De infraroodstraling vangt de James Webb op met het ingebouwde mid-infrarood meetinstrument MIRI. De optica van de spectrometer van MIRI zijn in Nederland gemaakt door de Nederlandse Onderzoeksschool voor Astronomie, samen met TNO/TPD in Delft en ASTRON.
"Dat is wel iets om trots op te zijn", vindt Van Dishoeck. "Met de spectrometer kunnen we cruciale verbindingen zoals water, koolstofdioxide en methaan waarnemen. Ik denk echt dat MIRI voor wetenschappelijke doorbraken gaat zorgen. We gaan dingen vinden waarover we nog niet eerder hadden nagedacht en zullen verrast worden."
Opvolger van Hubble
De Webb is de opvolger van de beroemde Hubble-ruimtetelescoop, die behalve zichtbaar licht ook ultraviolet licht opvangt en al 30 jaar spectaculaire beelden naar de aarde verstuurt. "De Hubble heeft ons veel geleerd over het heelal", zegt astronoom Daphne Stam van de TU Delft.
"Zo weten we dankzij de Hubble hoe oud ons universum is: ongeveer 13,7 miljard jaar. Ook ontdekte de telescoop veel exoplaneten. Dat zijn planeten die in andere zonnestelsels om een ster draaien, zoals de aarde in ons zonnestelsel om de zon heen draait."
Bijzonder of juist gewoon?
Omdat de spiegel van de James Webb-ruimtetelescoop drie keer groter is dan z'n voorganger kan hij tot zeven keer meer licht kan opvangen, vertelt Stam. "Zo kunnen we erachter komen welke gassen in de atmosfeer van de exoplaneten zitten, of er waterwolken zijn, wat voor weer het er is."
"Deze nieuwe informatie over de bewoonbaarheid van exoplaneten zijn nieuwe stukjes van de puzzel over het menselijk bestaan. Want we weten nog steeds niet waarom er leven op aarde is. Zijn wij er per toeval, een ongelukje? We weten nog niet of we in het heelal heel bijzonder of juist gewoon zijn."
Billeknijperig spannend
Zelfs de grootste raket ter wereld is te klein om de James Webb te vervoeren. De spiegel, zonnepanelen en het zonnescherm op de telescoop worden daarom voor de lancering opgevouwen. Eenmaal in de ruimte moet de James Webb zichzelf uitvouwen.
"Dit gaat erg spannend worden", zegt hoogleraar Van Dishoeck. "Billenknijperig spannend zelfs. Er zijn wel driehonderd manieren waarop het mis kan gaan. Pas 29 dagen na de lancering weten we of het uitvouwen gelukt is en kan de James Webb zijn eerste foto's maken, die dan over 6 maanden voor de wetenschappers beschikbaar komen."
Reparatie niet mogelijk
De James Webb vouwt zichzelf uit op 1,5 miljoen kilometer afstand van de aarde. Dus even langs gaan om iets te repareren zoals bij de Hubble is niet mogelijk, vertelt Stam. "De Hubble was 600 kilometer van de aarde verwijderd, maar de Webb gaat naar het Lagrangepunt L2, op vier keer de afstand van de aarde naar de maan.
Er is voor het Lagrangepunt gekozen omdat de James Webb hier mooi afgeschermd is van de aarde, zon en de maan. De temperatuur is daar heel constant en dat is heel belangrijk, omdat de James Webb naar infrarood gaat kijken, en dat is warmtestraling."
Ontzettend nietig
Hoogleraar Van Dishoeck hoopt met hulp van de James Webb meer te leren over gebieden waar nieuwe sterren worden geboren en planetenstelsels worden gebouwd. "Grote wolken van helium- en waterstofatomen kunnen op een gegeven moment onder hun eigen zwaartekracht instorten, waardoor nieuwe kraamkamers voor sterren en planeten ontstaan."
Al deze kennis zal ons ook meer inzicht geven over onze positie in ons eigen zonnestelsel, zegt Van Dishoeck. "Door ons zonnestelsel met andere stelsels te vergelijken, begrijpen we meer over onze plek in het heelal. Elke nieuwe telescoop brengt ons meer bescheidenheid. We zijn allemaal wereldburgers onder diezelfde prachtige sterrenhemel. We zijn ontzettend nietig. Dit bewustzijn helpt ons het leven op aarde beter te begrijpen en op de juiste waarde te schatten."
Wat er gaat gebeuren
Vanaf de basis van ESA in Frans-Guyana gaat de James Webb Space Telescope (JWST) op 24 december de ruimte in, na 25 jaar voorbereidingstijd. De James Webb weegt 6,5 ton en kost rond de 8,8 miljard dollar (7,8 miljard euro). De telescoop is vernoemd naar James Webb, de directeur van NASA in de jaren 60.
De JWST is een samenwerking tussen Europa, de Verenigde Staten en Canada. De telescoop heeft zeer gevoelige meetapparatuur aan boord waarmee infraroodlicht kan worden opvangen. Het meetinstrument MIRI is in Europa gemaakt, de optica van de camera werden in Nederland ontwikkeld.
De telescoop moet in elk geval 5 jaar meegaan en hopelijk 10 jaar. Langer is niet mogelijk in verband met de brandstof en de slijtage van de apparatuur. Even langs voor een reparatie is namelijk niet mogelijk zoals bij andere telescopen, want de James Webb gaat zijn werk op 1,5 miljoen kilometer afstand van de aarde doen, op het Lagrangepunt L2. Op de L2 heffen aantrekkingskracht van de aarde, de maan en de zon elkaar op, zodat een satelliet makkelijk op dezelfde plek kan blijven.
Waarom er bij warm weer meer ongelukken gebeuren op de weg
De verwachting is dat het de komende dagen behoorlijk warm kan worden. Aangenaam weer om de buitenlucht op te zoeken, maar in het verkeer brengt het wel gevaren met zich mee. "Er is een hogere kans op ongevallen bij warm weer."
Kans op ongevallen bij hoge temperaturen, hoe kan dat groter zijn dan bij reguliere temperaturen? De belangrijkste indirecte reden is een slechte nachtrust. "Met warm weer hebben mensen vaak minder goed geslapen en zijn vermoeid", stelt neuropsycholoog Michelle Doumen van het Instituut voor Wetenschappelijk Onderzoek Verkeersveiligheid (SWOV).
Slechte concentratie
"De mensen die dan door warm weer slecht slapen, reageren minder snel en zijn minder accuraat", gaat de Doumen verder. "Daarnaast zijn ze vaak minder geconcentreerd en raken sneller geïrriteerd."
En dat kan ook ter uiting komen in het verkeer. "Dan wordt er minder snel gereageerd op wat er gebeurt, mensen gaan meer naar links en rechts slingeren. Maar ook in dat er een grotere variatie zit in de volgafstanden." Volgens Doumen hebben die gevolgen grote invloed op de kans dat je betrokken raakt bij een ongeluk.
Ook in andere landen
In Nederland is het niet gemeten, maar uit een factsheet van het SWOV blijkt dat er meerdere landen zijn waar ongelukken vaker gebeuren wanneer de temperatuur een stuk hoger ligt.
In China is de kans op letselongeval als het heet is 20 procent hoger dan bij normale temperaturen. In Italië is dat 12 procent en in de VS is het aantal dodelijke ongevallen tijdens een hittegolf 3,4 procent groter.
Oplossing?
"Ja, wat kun je doen aan vermoeidheid?", vraagt Doumen zich af. "Dingen zoals koffie drinken is een heel korte termijn oplossing."
"Eigenlijk wil je al voorkomen dat je vermoeid achter het stuur gaat zitten", legt de onderzoeker uit. "En dan kun je beter even pauze houden en tot rust komen, dat werkt het beste."
Fysiek wennen gaat moeilijk
Fysiek gezien kun je wel wennen aan hitte, ook wel acclimatisatie. Je lichaam gaat dan beter om met de hitte, maar in een land als Nederland kan dat nog best moeilijk zijn, zegt onderzoeker thermoregulatie Boris Kingma van het TNO.
"Typisch Nederlands was het de afgelopen 2 weken niet heel warm, en dan in een keer vanaf afgelopen vrijdag wel heel warm. Dan heeft je lichaam eigenlijk niet de kans gehad om goed te acclimatiseren tegen de hitte", legt hij uit. "Dat betekent dus dat de gevolgen van die blootstelling aan warmte groter zal zijn dan als je al weerbaarder bent tegen diezelfde stimulus."
Te snel een besluit nemen
Vaak wordt er ook gedacht dat er minder goed gewerkt wordt wanneer het warm is. Maar dat klopt volgens Kingma niet helemaal en hij kan het weten, want als onderzoeker meet hij dat regelmatig. "Mensen zijn vaak in staat om goed te blijven presteren, maar ze ervaren het als veel zwaarder."
"En dat komt natuurlijk omdat het lichaam veel harder moet werken om dezelfde arbeid te leveren", legt Kingma uit. "Het enige wat we echt altijd consistent terugzien is dat mensen sneller besluiten nemen en daardoor het risico op foute besluiten toeneemt."