Vroeg in 2009 bezocht een team astronauten Hubble
om de beschadigingen en slijtage te repareren na 20 dienstjaren in een vijandige omgeving,
en om twee nieuwe instrumenten te installeren: de Cosmic Origins Spectograph,
en de Wide Field Camera 3 (WFC3).
WFC3 is a camera voor het ultraviolette, zichtbare, en infrarode spectrum die Hubble's capatiteit om astronomische objecten in beeld te brengen, enorm vergroot.
Met deze nieuwe mogelijkheden, verlegt Hubble nog steeds de wetenschappelijk bereikbare grenzen na twee decennia cirkelend in de ruimte.
Dit is de Hubblecast! Nieuws en beelden van de NASA/ESA Hubble ruimtetelescoop.
Reizend door tijd en ruimte met uw gastheer dr. J. (a.k.a. dr. Joe Liske).
In episode 30 van de Hubblecast, zagen we enkele van de allereerste foto's die de Wide Field Camera 3 ons leverde,
Hubble’s nieuwste en meest geavanceerde instrument.
Vandaag behandelen we wetenschappelijke verklaringen voor die afbeeldingen.
We zullen ontdekken hoe deze opmerkelijke nieuwe camera
Hubble helpt om het onzichtbare toch waar te nemen,
nog verder terug te kijken in de tijd, en objecten te spotten verder weg dan ooit tevoren.
WFC3 werd op Hubble geïnstalleerd ter vervanging van WFPC2 - de Wide Field & Planetary Camera 2,
die vele jaren lang Hubble's voornaamste instrument was.
Niet alleen hebben beie instrumenten vergelijkbare namen, en zien ze er op het oog identiek uit,
bepaalde capaciteiten van de WFC3 zijn fijnafstemmingen van zijn voorganger
met scherpere afbeeldingen, en meer lichtgevoelige detectoren.
WFC's grootste verbetering is wel dat deze Hubble een hele batterij nieuwe functies levert, die ons astronomen echt enthousiast maakt.
WFC3 is eigenlijk twee instrumenten in één:
een ultraviolet en zichtbaar kanaal (een WFP2-vervanging) waarbij een oppervlakte nu 6x zoveel pixels heeft,
en een hogere resolutie dan ooit tevoren aan wetenschappers wordt geleverd,
en de afbeeldingen die dit deel van de WFC3 oplevert, zijn vooralsnog ook nog altijd Hubble’s mooiste,
onthult details die nog nooit eerder door een telescoop gezien zijn.
Maar het is WFC3’s infrarode kanaal die echt een doorbraak betekent.
Infrarood-astronomie krijgt momenteel veel aandacht.
En het is niet alleen Hubble's nieuwe functionaliteiten:
ESA’s Herschel Space Observatory,
NASA’s Spitzer ruimtetelescoop,
en de aanstaande NASA/ESA/CSA's James Webb ruimtetelescoop,
zijn alle ontworpen om in infrarood te werken.
Een reden hiervoor is dat het bestuderen van de hemel in infrarood, astronomen in staat stelt
om toch relatief koude objecten die weinig of geen zichtbaar licht uitstralen, waar te kunnen nemen.
Voorbeeld daarvan zijn de zgn. proto-planetaire nevels: een koude gasomhulling die door een bepaald type ster wordt weggeblazen als zijn nucleaire brandstof opraakt.
Deze nevels zijn nauwelijks met een optische telescoop te zien, omdat ze dus nauwelijk zichtbaar licht uitstralen,
waardoor astronomen gereflecteerd sterrenlicht nodig hebben, om ook maar iets te zien.
Maar proto-planetaire nevels schijnen veel helderder in het infrarode spectrum.
Infrarood afbeelden is zeer effectief als je door enorme interstellaire wolken sterrenstof wilt kijken, waar licht in het zichtbare spectrum niet doorheen komt.
Dit is hetzelfde effect als dat een zonsondergang de lucht rood kleurt.
Zoals de atmosfeerdeeltjes eerder blauw licht uiteen spreidt, dan rood licht,
blokkeren interstellaire wolken sterrenstof het zichtbaar licht ook eerder dan infrarood licht.
Hubble werd beroemd vanwege zijn sprekende foto's in het zichtbare spectrum, van enorme wolken interstellair sterrenstof en gas.
Maar soms willen wetenschappers weten wat er achter of binnen wolken sterrenstof gebeurt.
Infrarood-waarnemingen neemt dan de sluier weg en onthult de verborgen sterren.
Tot nu toe waren infrarood-opnamen met Hubble nog een uitdading.
De bijna-infrarode camera en Multi-object spectrometer (NICMOS)
liet astronomen objecten in het infrarode spectrum bestuderen op een manier die niet mogelijk was vanaf Aarde.
Maar, ze waren wel genoodzaakt en moeilijke keus te maken.
Dit was omdat afbeeldingen klein waren: slechts 65.000 pixels, vergelijkbaar met het scherm van een mobieltje.
NICMOS maakte alleen de scherpste afbeeldingen wanneer het zich focuste op een heel klein zichtveld.
En, wanneer een ruimer zichtsveld werd gekozen, ging dat ten koste van veel beeldscherpte.
Nu met en veel groter zichtsveld en hogere lichtgevoeligheid,
had WFC3’s infrarood kanaal een miljoen pixels,
15 keer zoveel als NICMOS, vergelijkbaar met wat we op een computerscherm hebben.
Dit betekent dat astronomen niet langer een compromis hoefden te zoeken
tussen hoeveel hemelgebied ze wilden observeren, en hoeveel detail ze nodig hebben voor analyse.
Deze verbeteringen betekenen dat Hubble nu veel scherper grote hemelgebieden kan observeren, en vage en verder weg gelegen objecten kan waarnemen.
Dit is cruciaal voor kosmologische wetenschap, en het bestuderen van de oorsprong en ontwikkeling van het heelal.
Omdat het heelal uitdijt, worden lichtgolven die van verweg gelegen objecten komen,
ook uitgestrekt als ze door die uitdijende ruimte reizen, en zo worden hun golflengten langer.
Hoe verder weg objecten zich bevinden, hoe meer het licht dat naar ons onderweg reist, wordt uitgestrekt,
en hoe roder het licht wordt waargenomen - vandaar de term 'roodverschuiving'.
Voor echt heel verweg gelegen objecten, is de roodverschuiving van ultraviolet en zichtbaar licht zo groot,
dat naar het infrarood verschuift (letterlijk 'beneden rood')
en dat is de reden dat infrarode opnames zo belangrijk is bij het waarnemen van deze zo verweg gelegen sterrenstelsels.
Dit is het Hubble Ultra Deep Field, een opname in het zichtbare spectrum,
genomen in 2003 en 2004, met Hubble’s Advanced Camera for Surveys.
De afbeelding is een stukje hemelgebied bijna 100x kleiner dan die van onze Volle Maan.
Het bevat géén sterren die we met het blote oog kunnen zien
maar als we een sluitertijd van een miljoen seconden nemen, van dit kleine, zwarte stukje ruimte,
komen die vage verweg gelegen sterrenstelsels in beeld.
Wanneer hetzelfde hemelgebied wordt bestudeerd met WFC3’s infrarood capaciteit
worden sterrenstelsels zichtbaar die zich op nòg grotere afstand bevinden:
sommige zo verweg dat ze door de roodverschuiving zelfs helemaal uit het zichtbare spectrum zijn verdwenen.
Hier zien de sterrenstelsels zoals ze vele miljarden jaren geleden waren.
Toen het licht van sommige van deze sterrenstelsels de lange reis naar ons toe startte,
was de formatie van onze Zon en Aarde nog niet eens begonnen.
Maar wat echt kosmologen echt enthousiast maakt bij WFC3's infrarood-opname van de Hubble Ultra Deep Field,
is niet allen wat er zich -zegmaar- op de voorgrond afspeelt, hoe indrukwekkend dat ook is,
maar vooral de spreiding van de kleine, vage stipjes die nog nèt in de achtergrond zichtbaar zijn, nog àchter die sterrenstelsels die al zo verweg liggen.
Sommige van die lichtvlekjes in dit wazige beeld
zijn slechts lichtafwijkingen binnen de lichtdetectoren,
maar andere zijn vage impressies van vroege sterrenstelsels.
In deze foto kijken we naar enkele van de meest verweg gelegen objecten die ooit waargenomen zijn.
Zij bevinden zich zó verweg, en hun licht is zo lang onderweg geweest om ons te bereiken,
dat we deze sterrenstelsels zien zoals ze 13 miljard jaar geleden waren, toen het heelal nog slechts 5% van zijn huidige leeftijd had.
Het ontdekken en bestuderen van deze sterrenstelsels, kan ons veel vertellen
over de overheersende omstandigheden in de vroegste jaren van het heelal,
en kan onze theorieën over de vorming van de eerste sterrenstelsels in het vroege heelal bevestigen, of misschien wel weerleggen..
Wat de situatie ook zal zijn, observaties als deze
brengen ons zeker een paar stappen dichter bij het begrijpen van de geschiedenis van ons heelal.
Ik ben dr. J., en dit is het einde van deze Hubblecast.
.. Eens opnieuw, heeft de natuur ons verrast, veel meer dan we ons hebben durven inbeelden.
Hubblecast werd geproduceerd door ESA/Hubble op het Europese Zuidelijke Obervatorium, in Duitsland.
De Hubble missie is een internationaal samenwerkingsproject van de NASA en de European Space Agency.
Transcriptie door ESA/Hubble; vertaling M.Smit.
Nu dat u meer weet over Hubble, kunt u ook zorgen dat u op de hoogte komt van het laatste nieuws over de telescopen 'op aarde':
De ESOcast brengt u het meest interessante onder aandacht van het European Southern Observatory met zijn krachtige telescopen, dat waarneemt hoog op het Chileense Andesgebergte;
daar op het zuidelijke halfrond waar zich de beste lokaties bevinden om astronomische waarnemingen te doen.