De Hubble-telescoop kijkt verder dan ooit
De Leidse astronoom Rychard Bouwens heeft met de Hubble-ruimtetelescoop verder het heelal ingekeken dan ooit tevoren. Een opname van maar liefst 87 uur lang laat het heelal zien op de leeftijd van slechts 480 miljoen jaar. Tot zijn verbazing vond Bouwens maar één kandidaat sterrenstelsel op deze recordafstand. Het resultaat wordt op 27 januari gepubliceerd in Nature.
Bouwens legt uit: ‘Dit resultaat is zeer opmerkelijk, want we zien veel meer sterrenstelsels in de tijd dat het heelal iets ouder was (630 miljoen jaar). We hebben meer dan 40 sterrenstelsels kunnen vinden op die leeftijd. Blijkbaar heeft het heelal een zeer sterke evolutie ondergaan toen het zeer jong was’.
De gevoeligste Hubble-opname ooit
Bouwens deed het onderzoek met collega’s in Leiden, University of California Santa Cruz, Yale, en andere plaatsen in de VS en Europa. Het team heeft de gevoeligste opname ooit gemaakt met de Hubble in het nabij infrarood. Dit is een kleur die we niet met het blote oog kunnen waarnemen, maar die de Hubble-telescoop dankzij een gloednieuwe, zeer gevoelige camera kan vastleggen. De Hubble-telescoop heeft over een periode van een jaar 87 uur naar dezelfde positie aan de hemel gekeken. Doordat de sterrenstelsels zo ver weg staan, is het licht zeer zwak, en kan zelfs de Hubble-camera de stelsels alleen vinden als de belichting ultra lang is. Het licht van deze sterrenstelsels is meer dan 13 miljard jaar onderweg geweest. De astronomen kunnen op deze manier zien hoe het heelal eruitzag toen het veel jonger was dan nu. Ze gebruiken met de Hubble het heelal als het ware als een ‘tijdmachine’.
Direct bewijs snelle evolutie sterrenstelsels
Credit: NASA, ESA, R. Bouwens (University of Leiden, University of California, Santa Cruz) en G. Illingworth (University of California, Santa Cruz), en HUDF09 Team.
Het verbaast de astronomen dat ze slechts één kandidaat sterrenstelsel vonden; op grond van eerdere metingen werden minstens tien sterrenstelsels in de opname verwacht. Het feit dat er maar één is gevonden, is direct bewijs dat sterrenstelsels erg snel groeiden in het jonge heelal. Bouwens: “De snelle evolutie geeft aan dat we echt terugkijken naar de tijd waarin de eerste sterrenstelsels in het heelal werden gevormd. Het lijkt erop dat we werkelijk het begin van het begin zien”. Het verre sterrenstelsel (op een zogeheten roodverschuiving van 10) is zeer zwak, en dient te worden bevestigd met gevoeliger opnames. Het sterrenstelsel lijkt niet veel te wegen: het heeft minder dan 1/100ste van de massa van onze eigen Melkweg.
Verduistering heelal
In de periode voordat dit sterrenstelsel ontstond was het heelal voornamelijk ‘duister’. Die verduistering begon toen het heelal op een leeftijd van 400.000 jaar dusdanig afkoelde dat het ophield met stralen. Toen had het een gladde verdeling van materie. Door de zwaartekracht begonnen langzaam sterrenstelsels te vormen. De eerste sterrenstelsels die astronomen kunnen waarnemen, ontstonden pas 400 miljoen jaar later. Co-auteur Marijn Franx (Sterrewacht Leiden) licht toe: “Deze eerste sterrenstelsels zijn zeer interessant, omdat ze gevormd werden in een heelal dat nog niet was vervuild door stervorming. De eigenschappen zijn wellicht volstrekt anders dan die van sterrenstelsels die nu worden gevormd”.
James Webb Space Telescope
Op grond van de huidige opnames kunnen de astronomen nog niet veel afleiden: “We krijgen alleen een eerste indruk, we hebben andere telescopen nodig om deze fascinerende stelsels nader te bestuderen”, aldus Franx. Franx en co-auteur Garth Illingworth (University of California, Santa Cruz) zijn betrokken bij de bouw van de opvolger van de Hubble, de James Webb Space Telescope, die deze sterrenstelsels veel nauwkeuriger zal kunnen meten.
Artikel: A Candidate Redshift z~10 Galaxy and Rapid Changes in the Galaxy Population at 500 Myr; R. J. Bouwens, G. D. Illingworth, I. Labbe, P. A. Oesch, M. Trenti, C. M. Carollo, P. G. van Dokkum, M. Franx, M. Stiavelli, V. González, D. Magee, L. Bradley; Nature 27 januari 2011.