Dankzij de Hubble-ruimtetelescoop weten we meer over de babyjaren van ons universum. De afgelopen decennia maakte de ruimtetelescoop verschillende Deep Field-foto’s: extreem lang belichte opnames van kleine stukjes van de hemel. Op de foto’s zijn sterrenstelsels tot 13,2 miljard jaar geleden te zien: slechts enkele honderden miljoenen jaren na de oerknal.

Om Hubble Deep Field te begrijpen is het eerst goed om stil te staan bij een belangrijke vraag: hoe is ons heelal ontstaan? De meeste mensen zullen die vraag beantwoorden met een kosmologische theorie die beter bekend staat als ‘oerknal’ of Big Bang. Volgens deze theorie ontstond het heelal zo’n 13,8 miljard jaar geleden uit een singulariteit (een heel heet punt met een bijna oneindige dichtheid dat niet onderworpen was aan de traditionele natuurwetten en waarin ruimte en tijd niet bestonden). Na de oerknal – waarbij ook ruimte en tijd ontstonden – startte de uitdijing van het universum die nog altijd gaande is.

De eerste duizenden jaren na de oerknal was het universum extreem warm. Pas 400.000 jaar na de oerknal was het heelal koel genoeg voor de vorming van de eerste atomen. Terwijl het universum uitdijde, koelden deze deeltjes nog verder af en ontstond een neutraal waterstofgas. Daarna duurde het nog miljoenen jaren voor de eerste sterren en sterrenstelsels het levenslicht zagen. De periode tussen het ontstaan van dat neutrale waterstofgas en de geboorte van de eerste sterren wordt ook wel aangeduid als de ‘Dark Ages’. Het was een periode waarin het universum niet transparant was voor licht. Pas toen de eerste sterren en sterrenstelsels ontstonden, zorgde hun energie ervoor dat het neutrale waterstofgas ioniseerde (oftewel een elektron kwijtraakte), waardoor fotonen vrijelijk door de ruimte konden bewegen en het universum transparant werd voor licht. Een belangrijk tijdperk, die wetenschappers het tijdperk van de herionisatie noemen.

Na het tijdperk van de herionisatie ontstonden steeds meer sterren en sterrenstelsels. De grote hoeveelheid ioniserende straling ging namelijk een wisselwerking aan met waterstof- en zuurstofgassen in de vroege sterrenstelsels. De eerste sterrenstelsels waren nog klein en onregelmatig gevormd, maar door samensmeltingen met andere sterrenstelsels ontstonden meer grotere spiraalstelsels.

Hubble als tijdmachine
Nu terug naar de Hubble-telescoop. Wist je dat Hubble eigenlijk een soort tijdmachine is? Licht reist met een snelheid van ruwweg 300.000 kilometer per seconde. Dit is ongeveer de afstand van de aarde naar de maan. De zon is acht lichtminuten van ons verwijderd en de meest nabij dubbelster Alpha Centauri staat op 4,4 lichtjaar van onze planeet. De afstanden worden alsmaar groter als we het over sterrenstelsels hebben. Zo is de afstand tot het Andromedastelsel – een van de grootste buren van onze Melkweg – ruim twee miljoen lichtjaar. Als Hubble een foto maakt van het Andromedastelsel, dan zien we het sterrenstelsel zoals die er twee miljoen jaar geleden uitzag. Even omdenken: stel, een alien zou vanuit het Andromedastelsel een supertelescoop hebben en oneindig in kunnen zoomen op de aarde, dan zou hij geen moderne mens (homo sapiens) spotten. Die ontstond namelijk pas 300.000 jaar geleden in Afrika.

Het grote voordeel van Hubble is dat het een ruimtetelescoop is. Hij kan zijn ogen lang open houden, zodat zelfs het allerzwakste licht wordt opgevangen. In 1995 kijkt Hubble tien dagen op rij (van 18 tot 28 december) naar een heel klein en ogenschijnlijk leeg stukje van ons heelal om er vervolgens zeker 1500(!) zwakke sterrenstelsels in te ontdekken. Die sterrenstelsels bevinden zich stuk voor stuk in verschillende fasen van hun evolutie. Sommige sterrenstelsels die Hubble tijdens het maken van zijn zogenoemde Deep Field ontdekt dateren zelfs uit de periode kort na de geboorte van ons universum. De beelden zijn van onschatbare waarde voor onderzoekers. Zij kunnen middels Hubble’s Deep Field de evolutie van sterrenstelsels en de evolutie van het universum bestuderen.

Hubble Extreme Deep Field
In 2003 en 2004 bekijkt Hubble opnieuw een klein stukje hemel, alleen ditmaal in het sterrenbeeld Oven. Het resultaat is de Hubble Ultra Deep Field met daarop 5.500 sterrenstelsels, waarvan sommige sterrenstelsels te zien zijn zoals ze er 13,2 miljard jaar geleden uitzagen. In 2012 is deze Ultra Deep Field nog verder uitgebreid met foto’s in nabij-infrarood en infrarood licht. Hubble Extreme Deep Field is de kleurrijkste foto van het verre heelal die ooit door de Hubble-telescoop is gemaakt.

En het oudste sterrenstelsel?
Het oudste bekende sterrenstelsel staat helaas niet op de Hubble Extreme Deep Field. De recordhouder is GN-z11: een sterrenstelsel op een afstand van 32 miljard lichtjaar bij ons vandaan. GN-z11 is 13,4 miljard jaar oud. We zien het sterrenstelsel toen het heelal slechts 400 miljoen jaar oud. Het sterrenstelsel is 25 keer kleiner en honderd keer lichter dan de Melkweg, maar er worden wel twintig keer zoveel sterren geboren dan momenteel in de Melkweg.

Het oudste bekende sterrenstelsel: GN-z11.

De afgelopen decennia hebben ruimtetelescopen en satellieten prachtige foto’s gemaakt van nevels, sterrenstelsels, stellaire kraamkamers en planeten. Ieder weekend halen we één of meerdere indrukwekkende ruimtefoto uit het archief. Genieten van alle foto’s? Bekijk ze op deze pagina.