Deze nieuwe afbeelding van de Hubble Ultra Deep Field (HUDF) -campagne van 2012 toont een voorheen ongeziene populatie van zeven verre sterrenstelsels, die worden waargenomen zoals ze verschenen in een periode van 350 miljoen tot 600 miljoen jaar na de oerknal. Ellis (Caltech) en het UDF 2012-team
Astronomen die de Hubble-ruimtetelescoop van NASA gebruiken, hebben een aantal van de verste, vaagste en oudste sterrenstelsels ooit ontdekt in een nieuwe enquête. De beelden, gemaakt met Hubble's Wide Field Camera 3 (WFC 3), kijken verder terug in de tijd dan enige eerdere Hubble-waarneming en geven informatie over de omstandigheden in het vroege heelal.
'Dit is als een wetenschappelijke versie van het verhaal van Genesis', zei astronoom Avi Loeb van de Harvard University.
De zeven verre sterrenstelsels vertegenwoordigen een voorheen ongeziene populatie van sterrenstelsels die meer dan 13 miljard jaar geleden ontstonden, toen het heelal nog geen 3 procent van zijn huidige leeftijd was. In deze diepste beelden tot nu toe van Hubble konden astronomen een monster nemen van het aantal sterrenstelsels in die tijd. De resultaten laten een soepele afname van het aantal sterrenstelsels zien met een toenemende terugblik tot ongeveer 450 miljoen jaar na de oerknal.
De gegevens vormen volgens de wetenschappers de eerste betrouwbare telling van deze nog niet in kaart gebrachte periode van de kosmische geschiedenis. Terwijl astronomen nog dieper in het heelal kijken, lijken de melkwegaantallen soepel af te nemen, waardoor ze gaan geloven dat de 'kosmische dageraad' geleidelijk was en geen dramatische gebeurtenis.
'Waarnemingen van de nagloeiing van de microgolf van de oerknal vertellen ons dat reionisatie meer dan ongeveer 13 miljard jaar geleden plaatsvond', zegt Brant Robertson van de Universiteit van Arizona in Tucson, lid van het onderzoeksteam. “Onze gegevens bevestigen dat reionisatie een langdurig proces was dat zich gedurende honderden miljoenen jaren heeft voorgedaan, waarbij sterrenstelsels langzaam hun sterren en chemische elementen opbouwden. Er was geen enkel dramatisch moment waarop sterrenstelsels werden gevormd; het was een geleidelijk proces. '
Deze sterrenstelsels zijn gevonden als onderdeel van een ambitieus Hubble-onderzoek van een intensief bestudeerd stukje hemel dat bekend staat als het Ultra Deep Field (UDF), dat oorspronkelijk in 2003-2004 werd genomen en zich concentreerde op een klein gebied in de lucht in het sterrenbeeld Fornax . In de nieuwe campagne van 2012, UDF 2012 genaamd, gebruikte een team van astronomen onder leiding van Richard Ellis van het California Institute of Technology de WFC3 om dieper in de ruimte te kijken in nabij-infrarood licht dan welke eerdere Hubble-waarneming dan ook. De waarnemingen zijn gedaan gedurende een periode van zes weken in augustus en september 2012 en de eerste wetenschappelijke resultaten verschijnen nu in een reeks wetenschappelijke artikelen. Het UDF 2012-team maakt deze unieke gegevens openbaar, nadat ze zijn voorbereid voor gebruik door andere onderzoeksgroepen.
"Hubble bereikt gewoon geweldige wetenschap", zei John Grunsfeld, voormalig astronaut en NASA's associate administrator for science, tijdens een briefing over de nieuwe enquête. "Dit is een verhaal over de oorsprong, waar we teruggaan naar het begin, terug naar de eerste sterren die in het heelal verschenen. Dit bevestigt dat wanneer we de James Webb-ruimtetelescoop online krijgen, hij veel zal moeten bekijken en veel moet doen. ”
De James Webb-ruimtetelescoop is gepland voor lancering in 2018.
Astronomen ontdekten zeven sterrenstelsels in de periode 400-600 miljoen jaar na de oerknal. Allemaal heel ver weg, varieerden ze in afstand met roodverschuivingen van 8,6 tot bijna 12.
Astronomen bestuderen het verre heelal in nabij-infrarood licht omdat de uitbreiding van de ruimte ultraviolet en zichtbaar licht van sterrenstelsels naar infrarode golflengten strekt, een fenomeen dat 'roodverschuiving' wordt genoemd. Hoe verder een sterrenstelsel verwijderd is, hoe hoger de roodverschuiving.
Met name een van de sterrenstelsels kan een recordbreker op afstand zijn, waargenomen 380 miljoen jaar na de geboorte van ons universum in de Big Bang, wat overeenkomt met een roodverschuiving van 11,9. Dit is het sterrenstelsel UDFj-39546284, dat eerder werd gedetecteerd en oorspronkelijk werd voorgesteld als het verste object dat bijna twee jaar geleden door Hubble werd gevonden. Latere waarnemingen brachten het op een roodverschuiving van 10,3, maar de nieuw verfijnde waarnemingen zetten het nog verder weg.
Een tijdlijn van het heelal en onze observaties ervan. Credit: Universiteit van Arizona.
Wetenschappers denken dat het universum ongeveer 13,7 miljard jaar geleden begon met de oerknal. Waterstof vormde ongeveer 400.000 jaar later, maar zonder sterren was de ruimtetijd donker. Ongeveer 200 miljoen jaar later stortten waterstofwolken in en vormden de eerste sterren en sterrenstelsels; wat astronomen de 'kosmische dageraad' noemen. Licht van deze nieuwe sterren begon waterstof af te breken tot protonen en elektronen gedurende een periode die kosmische reionisatie wordt genoemd. In het huidige universum zien wetenschappers sterrenstelsels groeien in massa en grootte met de synthese van elementen, wat leidt tot de vorming van complexe moleculen inclusief de componenten om leven te creëren. Ons zon- en zonnestelsel is iets meer dan 4 miljard jaar geleden gevormd.
'Het team heeft Hubble tot het uiterste gedreven. Dit is waarschijnlijk de verste achterkant die Hubble kan zien, volgens onderzoeksleider Richard Ellis. "We duwen Hubble veel verder dan waarvoor het was ontworpen."
Lees meer over de bevindingen en de HUDF 2012-campagne op de HubbleSite.
Lees de paper van het team: The Abundance of Star-Forming Galaxies in the Redshift Range 8.5 to 12: New Results from the 2012 Hubble Ultra Deep Field Campaign
Aanvullende bronnen: CalTech ESA Hubble
