Aanvankelijk gepland voor een primaire missie van minimaal 2,5 jaar, NASA's Spitzer Space Telescope is veel verder gegaan dan zijn verwachte levensduur - en doet het na 15 jaar nog steeds goed.

Gelanceerd in een baan om de zon op 25 augustus, 2003, Spitzer was de finale van de vier Grote Observatoria van NASA om de ruimte te bereiken. De ruimtetelescoop heeft enkele van de oudste sterrenstelsels in het heelal verlicht, onthulde een nieuwe ring rond Saturnus, en tuurde door sluiers van stof om pasgeboren sterren en zwarte gaten te bestuderen. Spitzer hielp bij de ontdekking van planeten buiten ons zonnestelsel, inclusief de detectie van zeven planeten ter grootte van de aarde die rond de ster TRAPPIST-1 draaien, onder andere prestaties.

"In zijn 15-jarige bestaan, Spitzer heeft onze ogen geopend voor nieuwe manieren om het universum te bekijken, " zei Paul Hertz, directeur van de Astrophysics Division op het NASA-hoofdkwartier in Washington. "Spitzers ontdekkingen strekken zich uit van onze eigen planetaire achtertuin, naar planeten rond andere sterren, naar de verre uithoeken van het heelal. En door samen te werken met NASA's andere Great Observatories, Spitzer heeft wetenschappers geholpen een completer beeld te krijgen van veel kosmische verschijnselen."

Een blik in het verleden

Spitzer detecteert infraroodlicht - meestal warmtestraling die wordt uitgezonden door warme objecten. Op aarde, infrarood licht wordt gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, inclusief nachtkijkers.

Met zijn infraroodzicht en hoge gevoeligheid, Spitzer heeft bijgedragen aan de studie van enkele van de meest verre sterrenstelsels in het bekende heelal. Het licht van sommige van die sterrenstelsels heeft 13,4 miljard jaar gereisd om de aarde te bereiken. Als resultaat, wetenschappers zien deze sterrenstelsels zoals ze er minder dan 400 miljoen jaar na de geboorte van het heelal uitzagen.

Onder deze populatie van oude sterrenstelsels was een verrassing voor wetenschappers:"grote baby"-sterrenstelsels die veel groter en volwassener waren dan wetenschappers dachten dat vroeg-vormende sterrenstelsels zouden kunnen zijn. Groot, moderne sterrenstelsels zouden zijn ontstaan ​​door de geleidelijke samensmelting van kleinere sterrenstelsels. Maar de "grote baby"-sterrenstelsels toonden aan dat enorme verzamelingen sterren al heel vroeg in de geschiedenis van het universum samenkwamen.

Studies van deze zeer verre sterrenstelsels waren gebaseerd op gegevens van zowel Spitzer als de Hubble-ruimtetelescoop, nog een van de Grote Observatoria van NASA. Elk van de vier Grote Observatoria verzamelt licht in een ander golflengtebereik. Door hun observaties van verschillende objecten en regio's te combineren, wetenschappers kunnen een completer beeld van het universum krijgen.

"Het Great Observatories-programma was echt een briljant concept, " zei Michael Werner, Spitzer-projectwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. "Het idee om multispectrale beelden of gegevens over astrofysische fenomenen te krijgen is zeer overtuigend, omdat de meeste hemellichamen straling over het hele spectrum produceren. Een gemiddeld sterrenstelsel zoals onze eigen Melkweg, bijvoorbeeld, straalt evenveel infrarood licht uit als licht met een zichtbare golflengte. Elk deel van het spectrum levert nieuwe informatie op."

Nieuwe werelden

In recente jaren, wetenschappers hebben Spitzer gebruikt om exoplaneten te bestuderen, of planeten die om andere sterren dan onze zon draaien, hoewel de ontwerpers van de telescoop dit niet hadden verwacht.

Met de hulp van Spitzer, onderzoekers hebben planeten bestudeerd met oppervlakken zo heet als sterren, anderen dachten dat ze vast bevroren waren, en veel daar tussenin. Spitzer heeft enkele van de dichtstbijzijnde bekende exoplaneten naar de aarde bestudeerd, en enkele van de meest verre exoplaneten die ooit zijn ontdekt.

Spitzer speelde ook een sleutelrol in een van de belangrijkste ontdekkingen van exoplaneten in de geschiedenis:de detectie van zeven, planeten ter grootte van de aarde die rond een enkele ster draaien. Het planetaire systeem TRAPPIST-1 was anders dan enig buitenaards zonnestelsel dat ooit is ontdekt, met drie van zijn zeven planeten in de "bewoonbare zone, " waar de temperatuur goed zou kunnen zijn voor vloeibaar water op het oppervlak van de planeten. Hun ontdekking was een verleidelijke stap in de zoektocht naar leven elders in het universum.

"De studie van planeten buiten het zonnestelsel stond nog in de kinderschoenen toen Spitzer werd gelanceerd, maar de laatste jaren vaak wordt meer dan de helft van Spitzers observatietijd gebruikt voor onderzoek naar exoplaneten of het zoeken naar exoplaneten, " zei Lisa Storrie-Lombardi, Spitzer's projectmanager bij JPL. "Spitzer is erg goed in het karakteriseren van exoplaneten, ook al is het daar niet voor ontworpen."

Enkele andere belangrijke ontdekkingen die zijn gedaan met behulp van de Spitzer-ruimtetelescoop zijn:

— De grootste bekende ring rond Saturnus, een piekerig, fijne structuur met 300 keer de diameter van Saturnus.

— Eerste weerkaart voor exoplaneten van temperatuurvariaties over het oppervlak van een gas-exoplaneet. Resultaten suggereerden de aanwezigheid van felle wind.

- Asteroïde en planetaire smashups. Spitzer heeft bewijs gevonden voor verschillende rotsachtige botsingen in andere zonnestelsels, waaronder een gedachte om twee grote asteroïden te betrekken.

— Recept voor "kometensoep". Spitzer observeerde de nasleep van de botsing tussen NASA's Deep Impact-ruimtevaartuig en komeet Tempel 1, het vinden van dat komeetmateriaal in ons eigen zonnestelsel lijkt op dat rond nabije sterren.

— De verborgen holen van pasgeboren sterren. Spitzer's infraroodbeelden hebben ongekende beelden opgeleverd in de verborgen wiegen waar jonge sterren opgroeien, een revolutie teweegbrengen in ons begrip van stergeboorte.

— Buckyballs in de ruimte. Buckyballs zijn voetbalvormige koolstofmoleculen die zijn ontdekt in laboratoriumonderzoek met meerdere technologische toepassingen op aarde.

— Enorme clusters van sterrenstelsels. Spitzer heeft veel meer verre melkwegclusters geïdentificeerd dan voorheen bekend waren.

— Een van de meest uitgebreide kaarten van het Melkwegstelsel ooit samengesteld, inclusief de meest nauwkeurige kaart van de grote balk met sterren in het centrum van de melkweg, gemaakt met behulp van Spitzer-gegevens van het Galactic Legacy Mid-Plane Survey Extraordinaire-project, of GLIMPEL.

Een lange reis

Spitzer heeft meer dan 106 ingelogd, 000 uur observatietijd. Duizenden wetenschappers over de hele wereld hebben Spitzer-gegevens gebruikt in hun studies, en Spitzer-gegevens worden aangehaald in meer dan 8, 000 gepubliceerde artikelen.

De primaire missie van Spitzer duurde uiteindelijk 5,5 jaar, gedurende welke tijd het ruimtevaartuig in een "koude fase, " met een toevoer van vloeibaar helium die drie instrumenten aan boord koelde tot net boven het absolute nulpunt. Het koelsysteem verminderde overtollige warmte van de instrumenten zelf die hun waarnemingen konden verontreinigen. Dit gaf Spitzer een zeer hoge gevoeligheid voor "koude" objecten.

In juli 2009 nadat Spitzer's heliumvoorraad opraakte, het ruimtevaartuig ging een zogenaamde "warme fase" in. Spitzer's belangrijkste instrument, genaamd de Infrarood Array Camera (IRAC), heeft vier camera's, waarvan er twee in de warme fase blijven werken met dezelfde gevoeligheid als tijdens de koude fase.

Spitzer draait om de zon in een baan die de aarde volgt (wat betekent dat hij letterlijk achter de aarde loopt terwijl de planeet om de zon draait) en is tijdens zijn leven steeds verder achter de aarde gevallen. Dit vormt nu een uitdaging voor het ruimtevaartuig, want terwijl het gegevens naar de aarde downloadt, de zonnepanelen staan ​​niet rechtstreeks naar de zon gericht. Als resultaat, Spitzer moet batterijvoeding gebruiken tijdens het downloaden van gegevens. De batterijen worden dan tussen downloads opgeladen.

"Spitzer is verder weg van de aarde dan we ooit dachten dat het zou zijn terwijl het nog steeds actief was, " zei Sean Carey, manager van het Spitzer Science Center bij Caltech in Pasadena, Californië. "Dit stelde het technische team voor een aantal echte uitdagingen, en ze zijn buitengewoon creatief en vindingrijk geweest om Spitzer tot ver buiten zijn verwachte levensduur te laten werken."

in 2016, Spitzer ging een uitgebreide missie in genaamd "Spitzer Beyond". Het ruimtevaartuig is momenteel gepland om operaties voort te zetten tot november 2019, meer dan 10 jaar na het ingaan van de warme fase.