Terwijl ingenieurs en technici ijverig werken aan het diagnosticeren en ontwikkelen van een oplossing (in het beste geval) of (in het slechtste geval) omzeilen in de Hubble-ruimtetelescoop, geeft het ons een moment om in te checken en na te denken over enkele van zijn grootste prestaties wetenschap. Maak je geen zorgen, dat geweldige sterrenwacht in de lucht zal nergens snel heen gaan (hoe graag we ook een upgrade of vervanging zouden willen), dus we kunnen vol vertrouwen uitkijken naar nog vele jaren astronomische grootsheid. Maar de Hubble draait nu bijna drie decennia; wat heeft het bijgedragen aan de totale menselijke kennis van het universum?
Het antwoord: veel. En vandaag ga ik slechts een van de hoogtepunten raken.
Het meten van verre afstanden tot verre dingen in de ruimte is geen gemakkelijke taak. Het blijkt dat het zeggen van iets kernachtigs als "de Andromedastelsel ongeveer 2,5 miljoen lichtjaar verwijderd is" eigenlijk heel moeilijk te achterhalen is. Moderne astronomische metingen berusten op een reeks overlappende, in elkaar grijpende technieken die gestaag naar buiten werken tot steeds grotere afstanden helemaal van de maan tot de rand van het waarneembare heelal.
Een van de belangrijkste ankers in deze zogenaamde 'kosmische afstandsladder' (omdat het een ladder is van afstanden tot de kosmos) is een vreemd astronomisch object dat bekend staat als Cepheid-variabelen. Vernoemd naar het koninklijke sterrenbeeld waar ze voor het eerst werden ontdekt, hebben deze sterren een heel eigenaardige en zeer nuttige eigenschap: ze pulseren.
In de loop van een paar dagen zullen deze sterren gestaag helderder en zwakker worden en doorlopen in een regelmatig, herhaalbaar, betrouwbaar patroon. En aan het begin van de twintigste eeuw ontdekte een wonderbaarlijk begaafde astronoom met de naam Henrietta Swan Leavitt dat deze Cepheid-variabelen niet alleen saai variabel zijn - ze zijn interessant variabel. Er is een zeer merkwaardige relatie tussen hoe snel deze sterren helderder / dimmer worden en hoe intrinsiek helder ze zijn (in het astronomie-jargon staat dit bekend als de helderheid).
En als je weet hoe helder iets is, kun je de afstand berekenen. Denk er een klein beetje over na met mij om te beseffen hoe geweldig dat is. Ga vanavond uit en kijk naar een willekeurige ster. Hoe ver is het? Doe een willekeurige gok. Zoek naar een helderdere ster. Is die heldere ster helderder omdat hij dichterbij is? Of is het helderder omdat ... het is gewoon, weet je, helderder? Het is een moeilijke puzzel die zelfs titanen als Newton verontrustte.
Maar als je de helderheid (de werkelijke helderheid) van die sterren kende, dan zou je zeker weten welke verder was en welke dichterbij. Voor elke ster zou je haar kunnen vergelijken waar helderheid tot de helderheid die je meet aan de hemel, doe een beetje maar van de trigonometrie van de middelbare school, en je zou de afstand tot die stellaire bewoners kennen.
Dit is moeilijk te doen met een oude ster, omdat het moeilijk is om hun ware helderheid te kennen. Maar gelukkig is Cepheids niet zomaar een ster. Doordat je hun variatie kunt meten, en die variatie direct verband houdt met hun helderheid, kun je hun afstanden met (relatief) gemak vastpinnen.
Het was met Cepheids dat Edwin Hubble voor het eerst ontdekte dat het Andromedastelsel a) zijn eigen melkwegstelsel is, en b) heel ver weg, wat onze eerste grote sprong opende naar het wijdere kosmologische toneel. En nu weet je waarom Hubble (de ruimtetelescoop) is vernoemd naar Hubble (de persoon). Maar Cepheids kan ons alleen zo ver brengen. Je moet nog steeds een individuele ster observeren en een telescoop hebben die gevoelig genoeg is om de variatie in de tijd vast te leggen. Dit is geen gemakkelijke prestatie en het wordt veel, veel moeilijker naarmate je verder gaat.
Om de werkelijk enorme kosmologische afstanden te bereiken die we vandaag kennen en waar we van houden, schakelen we over op andere technieken. Maar deze technieken (zeg maar, kijken naar bepaalde soorten supernova's) zijn niet goed in de buurt, dus Cepheids is het cruciale ankerpunt om de sterren te bereiken.
En dit is waar de Hubble op een grote manier heeft geleverd. De Hubble is een grote telescoop, wat betekent dat hij heel ver Cepheids kan zien. En het is in de ruimte, dus het hoeft zich geen zorgen te maken dat de vervelende atmosfeer de metingen bederft. Met die voordelen en andere vorderingen konden astronomen de afstanden tot wel drie dozijn sterrenstelsels tot 65 miljoen lichtjaar vastleggen, met meerdere Cepheid-metingen per sterrenstelsel om ze echt op te sluiten.
Dit enkele resultaat versterkte ons begrip van kosmische afstanden en hielp ons meer te leren over alles, van de geschiedenis van onze kosmos tot de aard van donkere energie. En het was maar een klein deel van wat er met de Hubble is bereikt.
Lees meer: "Eindresultaten van het Hubble Space Telescope Key Project om de Hubble-constante te meten"
