Tweet

'Kijken naar het begin van het begin' /2 reacties

Het valt goed te begrijpen voor iedereen met basale kennis van klassieke fotografie: Bij weinig licht neem je een lange sluitertijd. En dat is wat Rychard Bouwens deed. Om naar de zogenaamde Dark Ages van het heelal te kijken, liet hij de Hubble-ruimtetelescoop maar liefst 87 uur lang op een plek gericht.

Voor het heelal behoren sterrenstelsels met een leeftijd van 480 miljoen jaar tot de jonkies. Jong betekent in de astronomie dat het stelsel zeer vroeg is ontstaan in het uitdijing- en vormingsproces na de Big Bang. ‘Omdat het heelal ook evolueert, is de dichtheid van het heelal niet overal hetzelfde, en verwachten we in sommige gebieden meer en in ander gebieden minder sterrenstelsels,’ legt Rychard Bouwens uit. ‘Dat wij na lang kijken op 13.2 miljard lichtjaar maar een stelsel vonden, sluit aan bij de theorie dat het heelal een zeer sterke evolutie heeft ondergaan toen het zeer jong was.’

Bouwens is astronoom bij de Leidse Sterrenwacht en de University of California Santa Cruz, en concentreert zich op onderzoek met de Hubble naar de evolutie van sterrenstelsels in het zeer vroege heelal. Met zijn team heeft hij, door 87 uur naar een plaats te kijken, de gevoeligste opname ooit gemaakt met de Hubble en fotografeerde hij waarschijnlijk het verste object dat ooit is vastgelegd. Bouwens benadrukt dat er niet één foto met een enorm lange sluitertijd is gemaakt, maar dat de waarneming bestaat uit een reeks waarnemingen met minder kijkminuten, die in de loop van twee jaar zijn verzameld.

Hubble

De Hubble-telescoop kan dankzij een nieuwe camera tegenwoordig gevoeliger waarnemingen doen. Dat in gebieden in het heelal die iets ouder zijn, bijvoorbeeld 630 miljoen jaar na de oerknal, veel meer sterrenstelsels worden gezien, verklaart Bouwens uit de veronderstelling dat sterrenstelsels met name snel groeiden in het jonge heelal. Bouwens: ‘De snelle evolutie geeft aan dat we met deze observatie het begin van het begin zien. Dus de tijd waarin de eerste sterrenstelsels in het heelal werden gevormd.’ Op 13 miljard lichtjaar afstand vonden Bouwens en zijn collega’s bijvoorbeeld meer dan 40 sterrenstelsels.

Het recordstelsel waar Bouwens naar gekeken heeft – in de boeken UDFj-39546284 genoemd - vertoont een zeer zwakke lichtintensiteit, maar stamt uit de eerste periode na de oerknal. Het licht is dan ook 13.2 miljard jaar onderweg geweest. Het waargenomen licht van het stelsel vertrok toen het heelal pas 480 miljoen jaar oud was. Met minder dan eenhonderste van de massa van onze eigen Melkweg is het bovendien een kleintje.

Duister

Bouwens en zijn collega’s kijken graag naar het tijdsfragment van rond de 13.2 miljard jaar geleden omdat het de verste afstand is die we heden kunnen bestuderen. ‘Naar jongere stelsels kunnen we nog niet kijken’, vertelt Bouwens. ‘Wel ouder.’ In de periode voordat het sterrenstelsel ontstond dat Bouwens onlangs heeft gevonden, was het heelal voornamelijk donker te noemen. Dat was het gevolg van de eerste afkoeling na de oerknal, 13,6 miljard jaar geleden, toen het heelal ophield met stralen.

‘Door de zwaartekracht ontstonden de eerste sterrenstelsels. Althans, zoals we ze nu kunnen waarnemen.’ Sterrenstelsels ontstaan door versmelting van kleiner ruimtepuin. Zo ook ons eigen Melkwegstelsel. Het nieuw ontdekte stelsel is zo’n ruimtepuin.

Bouwens publiceerde zijn ontdekking in Nature, in januari 2011. Daarin schrijven Bouwens en zijn collega’s ook hoe de metingen precies zijn gedaan. Zo kon gebruik worden gemaakt van het meten van de zogenaamde roodverschuiving. Door de lange reis van licht door het uitdijende heelal worden golflengtes in het licht uitgetrokken (richting het infrarode licht, de roodverschuiving) volgens een vast patroon. Als je kunt meten hoe sterk de verschuiving is, weet je hoelang het licht onderweg is geweest.

‘Voor ons nieuwe stelsel kunnen we geen spectra meten. Daarvoor is het veel te lichtzwak.’ Bouwens heeft de afstand van het stelsel nu geschat op basis van metingen met behulp van kleurfilters. Er is dan ook altijd een kans van zo’n twintig procent dat het om een stelsel gaat dat minder ver staat. ‘Het kan ook nog ruis zijn.’

Wetenschappelijke klimaat

Bouwens is Amerikaan. Maar hij heeft Nederlandse voorouders van de kant van opa Bouwens. In Leiden werkt hij onder meer samen met hoogleraar astronomie en Spinozaprijswinnaar Marijn Franx. ‘Ik ben van plan nog wel een tijd hier te blijven,’ vertelt de onderzoeker. ‘Ik probeer een onderzoeksgroep op te zetten en in Leiden heb je daar relatief veel kans voor.’ Bouwens roemt de Leidse sterrenwacht en het wetenschappelijke klimaat. ‘Er werken hier sterke en interessante mensen. In zo’n omgeving wil ik wel verder.’

En de sterren staan gunstig voor Bouwens. De observatie die hij deed, staat nu te boek als de vondst van het meest ver weggelegen stelsel ooit. Al is dat niet het meest opmerkelijke aan de waarneming, aldus Bouwens. Dat was het feit dat het jonge sterrenstelsel helemaal alleen lijkt te zijn. ‘We hadden veel meer sterrenstelsels verwacht.’ Al is het stelsel vermoedelijk minder eenzaam dan de onderzoekers nu denken ‘Ik denk dat er meer jonge stelsels in de buurt moeten zijn, maar dat die niet helder genoeg zijn om waar te nemen.’

De Hubble is een ruimtetelescoop van de Amerikaanse NASA maar ook van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. De opnames zijn gemaakt met de vorig jaar op de Hubble geplaatste Wide Field Camera 3 (WFC3). De camera heeft in augustus 2009 opnamen gemaakt van het zogeheten ‘Ultra Deep Field’. Het artikel dat Bouwens over zijn onderzoek schreef is gepubliceerd in Nature en kreeg veel aandacht in de nationale en internationale media, met onder andere interviews voor de BBC worldservice en de Nederlandse radio.

Ook interessant:

De kans op buitenaards leven gaat naar honderd procent
Botsende sterrenstelsels maken schokgolf aan straling zichtbaar
Je kunt niet zomaar een foto maken van de zon