Sinds de lancering in 1990 heeft de Hubble-ruimtetelescoop mensen over de hele wereld een adembenemend uitzicht op het heelal geboden. Door gebruik te maken van zijn hoogtechnologische instrumentarium, heeft Hubble een aantal langdurige problemen in de astronomie helpen oplossen en nieuwe vragen opgeworpen. En altijd hebben de operators het tot het uiterste gepusht, in de hoop steeds verder naar het grote daarbuiten te staren en te zien wat daar op de loer ligt.
En zoals NASA met een recent persbericht aankondigde, met behulp van de HST, verbrak een internationaal team van astronomen zojuist het kosmische afstandsrecord door het verste sterrenstelsel ooit in het universum te meten. Daarbij hebben ze niet alleen dieper in de kosmos gekeken dan ooit tevoren, maar ook dieper in het verleden. En wat ze hebben gezien, kan ons veel vertellen over het vroege heelal en de vorming ervan.
Vanwege de effecten van speciale relativiteit, weten astronomen dat wanneer ze objecten in de verre ruimte bekijken, ze ze zien zoals ze miljoenen of zelfs miljarden jaren geleden waren. Ergo, een object dat 13,4 miljard lichtjaar verwijderd is, zal ons verschijnen zoals het 13,4 miljard jaar geleden was, toen het licht voor het eerst de reis naar ons kleine hoekje van het heelal begon te maken.
Dit is precies wat het team van astronomen zag toen ze naar GN-z11 staarden, een verre melkwegstelsel in de richting van het sterrenbeeld Grote Beer. Met dit ene sterrenstelsel kon het team van astronomen - waaronder wetenschappers van de Yale University, het Space Telescope Science Institute (STScI) en de University of California - zien hoe een melkwegstelsel in ons heelal eruitzag slechts 400 miljoen jaar na de Oerknal.
Voordien bevond het 13,2 miljard lichtjaar verwijderde verre sterrenstelsel dat astronomen ooit hebben bekeken. Met behulp van dezelfde spectroscopische technieken bevestigde het Hubble-team dat GN-z11 bijna 200 miljoen lichtjaar verder verwijderd was. Dit was een grote verrassing, want het bracht astronomen naar een gebied van het heelal waarvan men dacht dat het onbereikbaar was met de Hubble-ruimtetelescoop.
Astronomen vermoedden zelfs niet dat ze dit diep in de ruimte en tijd zouden kunnen onderzoeken zonder Spitzer te gebruiken, of tot de inzet van de James Webb-ruimtetelescoop - die naar verwachting in oktober 2018 wordt gelanceerd. Als Pascal Oesch van Yale University, de hoofdonderzoeker van de studie, legde uit:
"We hebben een grote stap terug in de tijd gezet, verder dan we ooit hadden verwacht te kunnen doen met Hubble. We zien GN-z11 in een tijd dat het universum slechts drie procent van zijn huidige leeftijd was. Hubble en Spitzer reiken al naar het gebied van Webb. '
Daarnaast hebben de bevindingen ook enkele implicaties voor eerdere afstandsschattingen. In het verleden hadden astronomen de afstand van GN-z11 geschat door te vertrouwen op de kleurenbeeldtechnieken van Hubble en Spitzer. Deze keer vertrouwden ze op Hubble's Wide Field Camera 3 om voor het eerst de roodverschuiving van sterrenstelsels spectroscopisch te meten. Daarbij bepaalden ze dat GN-z11 verder weg was dan ze dachten, wat zou kunnen betekenen dat sommige bijzonder heldere sterrenstelsels die op afstand zijn gemeten met behulp van Hubble, ook verder weg zouden kunnen zijn.
De resultaten onthullen ook verrassende nieuwe aanwijzingen over de aard van het zeer vroege universum. Om te beginnen toonden de Hubble-afbeeldingen (gecombineerd met gegevens van Spitzer) aan dat GN-z11 25 keer kleiner is dan de Melkweg vandaag en slechts één procent van de massa van ons sterrenstelsel in sterren heeft. Tegelijkertijd vormt het sterren met een snelheid die 20 keer groter is dan die van ons eigen sterrenstelsel.
Zoals Garth Illingworth - een van de onderzoekers van het team van de University of California, Santa Cruz - uitlegde:
"Het is verbazingwekkend dat een zo groot sterrenstelsel slechts 200 miljoen tot 300 miljoen jaar bestond nadat de allereerste sterren zich begonnen te vormen. Er is een zeer snelle groei voor nodig om sterren met een enorme snelheid te produceren, om zo snel een sterrenstelsel te hebben gevormd dat een miljard zonsmassa's is. Dit nieuwe record zal waarschijnlijk standhouden tot de lancering van de James Webb Space Telescope. ”
Last but not least, ze geven een verleidelijke aanwijzing over wat toekomstige missies - zoals de James Webb Space Telescope - zullen vinden. Eenmaal ingezet, zullen astronomen waarschijnlijk steeds verder de ruimte in kijken, en verder het verleden in. Bij elke stap komen we dichterbij om te zien hoe de allereerste sterrenstelsels die zich in ons heelal vormden, eruit zagen.
