Lees het diepste uitzicht van Hubble naar het zuiden. Met een tiendaagse observatiecampagne heeft de Hubble-ruimtetelescoop een gat geboord van ongeveer twaalf miljard lichtjaar diep in het onbekende, waardoor vele honderden oude sterrenstelsels worden blootgelegd. HDF-S wordt de best onderzochte luchtregio van de komende jaren ', voorspelt Robert Williams, directeur van het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland. De man weet waar hij het over heeft. Eens eerder heeft hij zijn persoonlijke tijdsbudget geïnvesteerd, die hij als directeur van het instituut mag gebruiken, voor een diepgaande blik in de ruimte. Dat was in december 1995. Op dat moment fotografeerde de Hubble-ruimtetelescoop tien dagen lang een onopvallend gebied van de Grote Beer.

Het resultaat, genaamd Hubble Deep Field (HDF), gaf een enorme impuls aan de verkenning van het universum. Nooit eerder was een meer afgelegen hemels gebied onderzocht. En omdat een blik in de diepten van de kamer tegelijkertijd een terugblik in de tijd is, konden astronomen een spoor leggen in de vroege fase van de kosmos.

Nu heeft HDF een broer gekregen in de zuidelijke sterrenhemel: Hubble Deep Field-South, kort HDF-S. Williams en zijn 50 werknemers van de STScI en NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, hadden een klein onopvallend gebied in het Tukan-sterrenbeeld gekozen, in de buurt van Sky South. Na verschillende testopnamen in oktober 1997 was de Hubble-ruimtetelescoop op 28 september 1998 op deze plek afgestemd. Tot 10 oktober zag het er bijna ononderbroken uit en nam toelating voor toelating - 150 aardbanen vanuit het centrale gebied, en 27 meer vanuit de omgeving. Er zijn in totaal 995 afbeeldingen van ultraviolette, optische en bijna-infraroodstraling - die elk gemiddeld 30 tot 45 minuten duren.

In de computer werden al deze afbeeldingen vervolgens gecombineerd tot één afbeelding. Het resultaat, gepubliceerd eind november 1998, toont een galerij van ongeveer 2500 sterrenstelsels. De zwaksten hebben een schijnbare helderheid van de grootteklasse 30 - dat is een zes miljardste van de helderheid die we nauwelijks met het blote oog kunnen zien. Zo zwak als licht lijkt de gloed van een sigaret ons in het maanbereik. tonen

"Kort na HDF wilde ik een tweede schot in het diepe veld", herinnert Williams zich. "Na enkele maanden te hebben beseft dat HDF waardevolle informatie bevat over het tijdperk van de vorming van sterrenstelsels, wist ik dat we een tweede gebied in een ander deel van de hemel moesten onderzoeken."

De reden is eenvoudig: alleen al uit een steekproef kunnen nauwelijks vergaande conclusies worden getrokken. Omdat de ruimtetelescoop toevallig een atypische zichtlijn zou kunnen vangen, wat niemand zou opmerken, omdat het boorgat zo smal is. Vertrouwen op één steekproef zou net zo riskant zijn als bijvoorbeeld de Europese bevolking karakteriseren door een kleine groep mensen in een Siciliaans dorp te ondervragen.

Sinds de release van HDF-gegevens in januari 1996 hebben talloze andere krachtige telescopen op aarde en in de ruimte het kleine luchtgebied onderzocht: van infrarood tot zichtbaar licht tot röntgenstraling. Met behulp van de 10-meter Keck-telescoop in Hawaii konden de afstanden van 125 van de ongeveer 2500 HDF-S-sterrenstelsels worden bepaald. Ze bedragen ongeveer twaalf miljard lichtjaar. Het licht van deze sterrenstelsels komt uit een tijd waarin het universum maximaal een miljard of twee miljard jaar oud was. Velen van hen hebben vreemde vormen die kosmisch biljart suggereren. Deze waren vroeger dan de sterrenstelsels nog dichter bij elkaar, vaker dan vandaag en hebben blijkbaar de evolutie van sterrenstelsels sterk beïnvloed.

Ondertussen geloven veel astronomen dat sterrenstelsels aanvankelijk uit kleinere componenten bestonden - gaswolken en sterrenhopen - en in de loop van de tijd alleen maar zijn gegroeid door naburige dwergstelsels op te nemen in wat ze nu zijn. De snelheid van stervorming in het vroege heelal werd ook beter beoordeeld door wetenschappers die HDF gebruikten. Een tot drie miljard jaar na de oerknal kwam de geboorte van sterren meer dan tien keer vaker voor dan tegenwoordig. De meeste van deze jonge sterren verbergen zich echter achter stofwolken in de optische en ultraviolette gebieden van het spectrum. Alleen hun infraroodstraling dringt tot ons door.

HDF-S biedt een zeer vergelijkbaar beeld. Naast schijfvormige spiraalvormige sterrenstelsels en roodachtige elliptische sterrenstelsels zijn er ook veel vreemd gevormde objecten te zien - live-opnamen van galactische botsingen. De eerste analyse van HDF-S bevestigde aldus het beeld verkregen door HDF en daarmee de basisaanname van de astronomen dat het universum in alle richtingen hetzelfde is. Verdere inzichten worden verwacht in de komende maanden en jaren wanneer de krachtige zuidelijk halfrond telescopen in gebruik worden genomen - in Australië en vooral in Chili, waar de European Southern Observatory (ESO) momenteel zijn nieuwe Very Large Telescope bouwt.

HDF-S heeft nog meer te bieden dan HDF. Zo is in de HDF-S een quasar. Met een roodverschuiving van z = 2, 2 bevindt dit ultralichtgevende centrum van een jonge melkweg zich op ongeveer 9, 5 miljard lichtjaar van de aarde. Astronomen in het Anglo-Australian Observatory in Siding Spring, Australië had de quasar in 1996 ontdekt. Hij was ook een van de redenen om voor deze luchtuitsparing voor HDF-S te kiezen. Het licht is in ongeveer driekwart van het waarneembare universum in deze richting gegaan.

Onzichtbare wolken van waterstof slikten een deel van het licht. Deze absorptielijnen in het quasarspectrum zijn als astronomen - kosmische commissarissen die op zoek zijn naar aanwijzingen - zoals "vingerafdrukken". Je kunt conclusies trekken over de verdeling van intergalactische materie.

HDF-S heeft een tweede voordeel ten opzichte van de oudere HDF. Op dat moment was alleen de Wide Field Camera van de Space Telescope beschikbaar. Tijdens de laatste servicemissie van Space Shuttle-astronauten in februari 1997 werden echter nog twee instrumenten in de ruimtetelescoop geïnstalleerd, die nu ook werden gebruikt: STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) en NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object spectrometer).

STIS heeft de ultraviolette straling van het HDF-S-gebied geabsorbeerd. Het werd gestuurd door, onder andere, de heetste sterren. STIS verzamelde bovendien spectrale gegevens die informatie verschaffen over de samenstelling van de verre sterrenstelsels. NICMOS geregistreerde infraroodstraling. Een deel ervan komt van objecten die in stof zijn gewikkeld en daarom niet zichtbaar zijn in het optische gebied. Over het algemeen bevat HDF-S informatie uit acht golflengtebereiken. Deze rijkdom aan gegevens biedt al een eerste schatting van de afstand, temperatuur en snelheid van de melkweg.

Onlangs had NICMOS 36 uur lang een HDF-opname in het infrarood opgenomen. Het bezit misschien de verste oude sterrenstelsels die er bestaan, zoals astronomen van de Universiteit van Arizona in Tucson afgelopen oktober aankondigden. "NICMOS heeft het gordijn geopend dat tot nu toe ons zicht op de meest afgelegen objecten heeft geblokkeerd en nieuwe acteurs op het kosmische podium onthult, " zegt Rodger I Thompson, hoofd van het astronomieteam, de NICMOS De opname is maandenlang geëvalueerd. "Nu moeten we uitvinden wie, wat en waar ze zijn. Er zijn nog nieuwe grenzen. "

Thompson wist vage rode sterrenstelsels te associëren met compacte blauwe straling die bekend is uit HDF-beeldvorming. "Dit betekent dat sommige objecten die als afzonderlijke sterrenstelsels verschijnen, eigenlijk hete stervormende gebieden zijn in veel grotere, oudere sterrenstelsels, " legt hij uit.

Bovendien vonden de astronomen talloze objecten in het NICMOS-beeld die geen optische tegenhanger hebben in de HDF. Ze zijn waarschijnlijk zelfs verder weg dan de originele HDF-sterrenstelsels. Hun infrarood "kleur" suggereert dat sommige van de meest afgelegen sterreneilanden zijn die we kennen. Hun straling komt uit een tijd dat het universum slechts een paar honderd miljoen jaar oud was. NICMOS is bijzonder geschikt voor het zoeken naar dergelijke verre objecten, omdat de expansie van het universum het licht van de eerste sterrenstelsels zo ver uit elkaar heeft getrokken - verplaatst naar het rode, langere golfbereik - dat het van de aarde komt alleen bekeken in de onzichtbare infrarode glans.

"Misschien zien we hier de eerste fase van de vorming van sterrenstelsels", zegt Alan Dressler van Carnegie Observatories in Pasadena, Californië. "Maar de objecten zijn zo zwak dat hun aard alleen in de toekomst door nog krachtigere telescopen kan worden verkend - zoals de Next Generation Space Telescope, die in 2007 wordt gelanceerd."

=== R diger Vaas

Science.de

Aanbevolen Editor'S Choice