Hubbles hoogtepunten

De telescoop dankt zijn naam aan Edwin Powell Hubble (1889-1953), een Amerikaans astronoom en kosmoloog. Er woedde begin vorige eeuw een heftige discussie over kleine vlekjes op sterrenfoto’s, waarin Hubble een belangrijke rol speelde. Wetenschappers vroegen zich af of die objecten zich nu binnen of buiten de Melkweg bevonden. „Die discussie was nieuw. De meeste astronomen dachten dat onze Melkweg het gehele universum omving”, verklaart Lamers, die astronomie en ruimteonderzoek doceerde aan de universiteiten van Utrecht en Amsterdam.

Het was Hubbles verdienste dat hij in 1923 ontdekte dat de Andromedanevel –de vlekjes op de foto’s– zich buiten de Melkweg bevindt. Lamers: „Het heelal was plotseling veel groter geworden. Dat was een gigantische ontdekking.”

Later ontdekte Hubble dat alle melkwegstelsels van elkaar wegvliegen. Dat gaf aanleiding tot de theorie van het uitdijende heelal. Met deze ontdekking was de Amerikaan op slag beroemd.

„Hubble was echter geen aardige man. Hij meende de Nobelprijs te verdienen. Om dat voor elkaar te krijgen zou hij mensen hebben ingehuurd om hem te promoten”, weet Lamers. De Nobelprijs ging echter aan zijn neus voorbij. „Achteraf gezien had Hubble die prijs dubbel en dwars verdiend”, meent de emeritus hoogleraar.

Postuum

De Hubble Space Telescope is een postuum eerbetoon aan de Amerikaanse astronoom. „Het is een van de mooiste waarnemingsinstrumenten die sterrenkundigen hebben”, vindt Lamers. Een spaceshuttle lanceerde de ruimtetelescoop, die de grootte heeft van een Volkswagenbusje, op 24 april 1990.

Momenteel trekt de Hubble in slechts 96 minuten een baan om de aarde. „Hij maakt fantastisch scherpe beelden”, vertelt Lamers opgetogen. Dit komt doordat de telescoop boven de dampkring zweeft; hij heeft hierdoor geen last van luchttrillingen. „En hij kan opnamen maken in ultraviolet- en infraroodgolven die normaal gesproken niet door onze dampkring heendringen.”

De eerste beelden waren echter niet zo scherp als de bedoeling was. „Toch waren die beelden al beter dan de beste beelden die telescopen op aarde maakten”, aldus Lamers. De geconstateerde wazigheid kwam doordat de spiegel net iets te vlak was geslepen. Aan de spiegel kon niets meer worden veranderd.

Met een succesvolle reparatiemissie kon de fout worden gecorrigeerd. Het optisch correctiesysteem van de uit modules opgebouwde telescoop werd vervangen. Sindsdien stuurt Hubble wel foto’s in de juiste beeldscherpte naar de aarde.

Kleurrijker

Beelden gemaakt door de ruimtetelescoop zijn zeer gedetailleerd en veel mooier en kleurrijker dan die van telescopen op aarde. „Maar die kleuren zijn vaak vals”, vertelt de hoogleraar sterrenkunde. De telescoop is uitgerust met een zwart-witcamera. Filters geven kleur aan de beelden. „Er zijn meer dan zeventig filters die gecombineerd kunnen worden. Een computer duidt de filtercombinaties, zodat kleurenfoto’s kunnen worden gereconstrueerd. Beelden van de Hubble zijn dus opgepimpt voor zo veel mogelijk details.”

Een voorbeeld is de Paardenkopnevel op 1500 lichtjaar afstand. Dit is een ‘koude’ nevel bestaande uit gassen, stof en roetdeeltjes die het licht tegenhouden. Beelden gemaakt op aarde laten slechts het silhouet van een ”paardenkop” zien. Maar dankzij de opnamen van de Hubble zijn de geheimen van de Paardenkopnevel niet langer in nevelen gehuld.

Inzicht

De ruimtetelescoop heeft de astronomie veel ondersteuning verschaft voor theorieën die de ‘geboorte’ en ‘dood’ van sterren moeten verklaren. Sterren worden volgens het gangbare oerknalmodel altijd in sterrenhopen gevormd.

Beelden van de Hubble hebben ook botsende sterrenstelsels in kaart gebracht. Die botsende stelsels beïnvloeden elkaar. Lamers zegt dat stelsels met honderden miljarden sterren elkaar wel kunnen vervormen, en samenvloeien, maar dat de sterren niet botsen. Beide stelsels vliegen gewoon door elkaar heen. Dit komt doordat sterren zo ontzettend ver uit elkaar staan dat botsingen, enkele uitzonderingen daargelaten, niet voorkomen. „Ter vergelijking: wanneer onze zon zo groot is als een sinaasappel, dan staat de dichtstbijzijnde ster ergens bij Athene”, legt de gepensioneerde sterrenkundige uit.

Een ster is slechts twee lichtseconden breed. Een gaswolk is daarentegen tientallen lichtjaren breed. Gaswolken van beide stelsels vloeien daarom wel samen. Zo ontstaat er een sliert van gaswolken die een brug tussen de sterrenstelsels vormt.

Stervende ster

De Hubble heeft ook de laatste ademtocht van stervende sterren prachtig in beeld gebracht. Dat is zichtbaar op foto’s van zogenoemde planetaire nevels. „Een foute benaming”, zegt Lamers. „Het gaat hier niet om de vorming van planeten, maar om beelden van uitdovende sterren.”

Wanneer een ster ter grootte van onze zon zijn waterstof in de kern heeft opgebrand, begint het stervensproces. De samentrekkende heliumkern wordt steeds compacter, maar ook heter. Het laatste restje waterstof rond de kern verbrandt, waardoor de terminale ster opzwelt tot een rode superreus.

In hun laatste levensfase worden ze 200 tot 300 keer zo groot. Als laatste stuiptrekking beginnen de sterren te pulseren. In cyclussen van gemiddeld 300 dagen zetten ze uit en krimpen ze weer. Door de geringe zwaartekracht gaat de expansie van de buitenste lagen gewoon door wanneer de ster krimpt. Zo ontstaan er ringen van uitgestoten materiaal.

Omdat deze sterren een relatief geringe massa hebben, fuseren de heliumatomen er slechts tot een koolstofkern. Zo’n stervende ster explodeert niet, maar blaast al pulserende zijn buitenlagen de ruimte in. „In het midden van de planetaire nevel blijft uiteindelijk een witte dwerg van samengeperste koolstof over die steeds verder afkoelt”, legt Lamers uit.

Sterren van dertig zonmassa’s en groter eindigen overigens in de regel na een supernova (explosie) in een neutronenster of zwart gat. Door de grotere massa gaat de kernfusie door tot aan een ijzerkern. Dan worden de deeltjes zodanig samengeperst dat een plotseling gigantische explosie de ster uiteenrijt.

De Krabnevel in onze Melkweg in het sterrenbeeld Stier is een voorbeeld zo’n supernova. Deze werd door Chinese astronomen in het jaar 1054 waargenomen. De Hubble heeft adembenemende beelden van de restanten van deze kosmische explosies aangeleverd.

Raadselachtig

Planetaire nevels hebben vele vreemde vormen, die ontstaan zijn door de onregelmatig pulserende ster met vreemde structuren als resultaat. Een mooi voorbeeld is de raadselachtige Kattenoognevel met zijn helixvorm op een afstand van 2700 lichtjaar van de aarde. Lamers: „Door de gedetailleerde waarnemingen van de Hubble wordt er veel geleerd over hoe deze sterren sterven.”

De Hubble heeft tot slot nog pogingen ondernomen om de diepste opnamen van het heelal ooit te maken. Lamers: „Hiervoor was een belichtingstijd van maar liefst elf dagen nodig gericht op een heel klein stukje hemel.”

Deze beelden voeren volgens het oerknalmodel terug tot ruim 11 miljard lichtjaar. „Een slordige 2 miljard jaar na de oerknal”, aldus Lamers.

Wat opvalt is dat de heel verre melkwegstelsels die daarop te zien zijn, klein zijn en onregelmatige structuren hebben. Hij beweert dat deze kleine stelsels de bouwstenen zijn van de huidige zwaardere sterrenstelsels. Lamers spreekt van galactisch kannibalisme: „Naarmate het heelal ouder werd groeiden de stelsels. Door de botsingen ontstonden de karakteristieke draaiingen in de huidige sterrenstelsel.”

De gefascineerde sterrenkundige zegt dik tevreden te zijn met de spectaculaire onthullingen van Hubble. Ze hebben ons heel veel geleerd over allerhande processen in het heelal. De opvolger, de ruimtetelescoop James Webb, wordt naar verwachting op 30 maart 2021 gelanceerd

Hubbles hoogtepunten

Wetenschap & techniek

RD.nl in uw mailbox?