Nieuwe ESA-missie is officieel: Europa loopt met ARRAKIHS voorop in de verkenning van het donkere universum
Het Europees Ruimteagentschap (ESA) heeft ARRAKIHS officieel aangenomen als wetenschappelijke missie en daarmee de beoogde lanceringsdatum van 2030 bevestigd. Matthieu Schaller maakt deel uit van het wetenschapsteam: ‘Ik kijk ernaar uit om meer te leren over het donkere deel van onze kosmos.’
De officiële aanvaarding door ESA volgt op de succesvolle afronding van de conceptuele en voorlopige ontwerpmijlpalen, waaronder de Preliminary Design Review (PDR) van het instrument en de oplevering van het ‘Red Book’: het rapport met de definitiestudie waarin de wetenschappelijke, technische en programmatische implementatie van ARRAKIHS wordt beschreven.
Het onthullen van het donkere heelal
ARRAKIHS (Analysis of Resolved Remnants of Accreted galaxies as a Key Instrument for Halo Surveys), in 2022 geselecteerd door ESA, is ontworpen om nieuwe inzichten te verschaffen in een van de belangrijkste open vragen in de moderne astrofysica: hoe sterrenstelsels zich vormen en evolueren binnen het Standaardmodel van de Kosmologie.
De diffuse stellaire halo's met een lage oppervlaktehelderheid rond sterrenstelsels zoals de Melkweg, bevatten cruciale informatie over hoe sterrenstelsels zijn gevormd en geëvolueerd. Ze onthullen de gecombineerde effecten van donkere materie, fusies van sterrenstelsels en andere processen die sterrenstelsels in de loop van de kosmische tijd vormgeven. ‘Veel van deze structuren zijn extreem zwak en moeilijk systematisch te bestuderen met bestaande waarnemingen’, legt Rebekka Coles-Bieri (UZH), de wetenschappelijk coördinator van de missie, uit.
ARRAKIHS zal zo een nieuw venster openen naar het grotendeels onverkende heelal met een lage oppervlaktehelderheid. Hierdoor wordt het mogelijk om voorheen verborgen stellaire componenten van de halo's van sterrenstelsels te bestuderen.
Een internationale samenwerking
ARRAKIHS wordt ontwikkeld in samenwerking tussen ESA en het ARRAKIHS Mission Consortium (AMC), onder leiding van prof. Rafael Guzmán van het Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC–UC).
Het consortium bestaat uit meer dan 250 wetenschappers en ingenieurs uit zeven ESA-lidstaten, aangevoerd door Spanje, waaronder Oostenrijk, België, Noorwegen, Portugal, Zweden en Zwitserland, met aanvullende bijdragen van instellingen en bedrijven in het Verenigd Koninkrijk, Frankrijk, Denemarken, Nederland, de Verenigde Staten, Taiwan en Thailand.
'Het in kaart brengen van de halo van nabije sterrenstelsels zal cruciale informatie onthullen over donkere materie'
Modellen van donkere materie testen met observaties
Onderzoekers van de Universiteit Leiden maken deel uit van het wetenschappelijke team. Volgens Matthieu Schaller ontwikkelt de ARRAKIHS-missie zich tot een belangrijke testomgeving voor ons begrip van het kosmologische model, en met name de aard van donkere materie.
‘Ik ben erg enthousiast over deze nieuwe ESA-missie. Het gedetailleerd in kaart brengen van de halo van nabije sterrenstelsels zal cruciale informatie onthullen over de aard van het mysterieuze donkere materiedeeltje’, zegt hij. ‘Verschillende modellen van donkere materie voorspellen verschillende vormen van de zwaartekrachtspotentiaalput. Het Leidse team is betrokken bij het maken van deze voorspellingen via supercomputersimulaties met behulp van geavanceerde modellen voor de vorming van sterrenstelsels en donkere materie. Deze voorspellingen zullen worden getoetst aan de hand van de waarnemingen van ARRAKIHS.’
Van concept tot geaccepteerde missie
De afgelopen jaren heeft het internationale ARRAKIHS-consortium een zeer ambitieus wetenschappelijk concept omgezet in een volwaardige ruimtemissie binnen het wetenschapsprogramma van ESA. Deze vooruitgang is mogelijk gemaakt door belangrijke wetenschappelijke en technologische prestaties, waaronder de ontwikkeling van nieuwe, hoge-resolutie kosmologische simulaties en sterrenstelselmodellen, het ontwerp van belangrijke subsystemen van het vluchtinstrument, de eerste ontwikkeling van de grondinfrastructuur voor wetenschappelijke data en data-analysesystemen, en de werking van een demonstratiecamera op de grond die is geïnstalleerd bij het Astrofysisch Observatorium Javalambre. Daarnaast zijn er steeds diepere waarnemingen gedaan die de wetenschappelijke onderbouwing van de missie verder versterken.
Na de officiële goedkeuring door ESA gaat ARRAKIHS nu de bouwfase in ter voorbereiding op de lancering in 2030.
Persbericht van ESA.
Afbeelding: ARRAKIHS-simulatie van de structuren met lage oppervlaktehelderheid in de halo van een spiraalvormig sterrenstelsel zoals de Melkweg. Credit: Alex Camazón (IEEC) / AMC