Hubble-telescoop viert 25-jarig bestaan

In 1990 hadden sterrenkundigen nog nooit van donkere energie of van gammaflitsen gehoord. De leeftijd van het heelal was niet precies bekend. De evolutie van sterrenstelsels – gehuld in nevelen. Dat kolossale zwarte gaten zich schuilhouden in de kern van sterrenstelsels was pure speculatie. Of er rond andere sterren ook planeten cirkelden, wist geen mens. En hoe vaak een planeet als Jupiter getroffen wordt door een komeet kon niemand je vertellen.

De astronomie heeft in de afgelopen 25 jaar revolutionaire ontwikkelingen doorgemaakt. Niet al die nieuwe ontdekkingen zijn gedaan door de Hubble Space Telescope, maar met de lancering van Hubble, op vrijdag 24 april precies een kwarteeuw geleden, brak wel een nieuwe fase aan in het onderzoek. Er is nauwelijks een deelgebied van de astronomie te bedenken waarop Hubble geen grote invloed heeft gehad.

Kort na de lancering in 1990 had niemand dat durven vermoeden. Het project werd al geplaagd door vertragingen en budgetoverschrijdingen. Tot overmaat van ramp bleek er een vormfout in de 2,4 meter grote telescoopspiegel te zitten, waardoor de Hubble-beelden niet spatscherp waren. Pas eind 1993 kon het probleem verholpen worden door spaceshuttle-astronauten, die de ruimtetelescoop van een soort ‘contactlens’ voorzagen.

Infraroodfoto van de Apenkopnevel (NGC 2174), een stervormingsgebied op 6500 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Orion, waar vele honderden nieuwe sterren en planeten ontstaan. (NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

Later zijn nog vier onderhouds- en reparatievluchten uitgevoerd (de laatste was in mei 2009), waarbij astronauten kapotte onderdelen vervingen en nieuwe camera’s en meetinstrumenten plaatsten. Anno 2015 is Hubble dan ook een veel krachtiger en veelzijdiger ruimtetelescoop dan halverwege de jaren 1990. Inmiddels heeft Hubble meer dan één miljoen astronomische waarnemingen verricht, en leverde de telescoop ruim tienduizend wetenschappelijke publicaties op.

Scherpe blik

De scherpe blik van de Hubble Space Telescope komt dicht bij huis, in ons eigen zonnestelsel, al goed van pas. Stofstormen op Mars, wolken in de atmosferen van de reuzenplaneten, poollicht op Jupiter en Saturnus, kleine maantjes rond de dwergplaneet Pluto – Hubble legt het allemaal vast. Maar diezelfde combinatie van gevoeligheid en extreme gezichtsscherpte heeft ook kleine, zwakke sterrenstelsels aan het licht gebracht aan de rand van het waarneembare heelal, waar astronomen terugkijken tot vlak na de oerknal, 13,8 miljard jaar geleden.

Mede dankzij Hubble is de evolutie van sterrenstelsels, van kleine vormeloze klompjes sterren tot grote statige spiraalstelsels, in grote lijnen ontraadseld. Onderzoek van Hubble bracht bovendien aan het licht dat vrijwel alle sterrenstelsels een superzwaar zwart gat in hun kern herbergen. Onderlinge botsingen spelen ook nu nog een belangrijke rol: precisiemetingen van Hubble tonen aan dat het Andromedastelsel over een paar miljard jaar zal versmelten met ons eigen melkwegstelsel.

Twee sterrenstelsels op 55 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Grote Hond passeren elkaar rakelings, waarbij ze vervormd worden door onderlinge getijdenkrachten. (NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

Bij het onderzoek aan ver verwijderde sterrenstelsels maakten sterrenkundigen soms dankbaar gebruik van ‘natuurlijke telescopen’: zogeheten zwaartekrachtslenzen. Het licht van een ver stelsel kan vervormd, afgebogen en versterkt worden door de zwaartekracht van een cluster van sterrenstelsels op de voorgrond. Op die manier zijn niet alleen de verre achtergrondobjecten beter te bestuderen, maar kom je ook meer te weten over de materieverdeling in de cluster – belangrijk voor wie de ware aard wil doorgronden van de mysterieuze donkere materie in het heelal.

Ook de donkere energie – het tweede grote raadsel uit de kosmologie – is mede door de Hubble-telescoop ‘in kaart gebracht’. Metingen aan verre supernova-explosies hebben uitgewezen dat de uitdijing van het heelal sinds een paar miljard jaar versnelt. Zo heeft Hubble in belangrijke mate bijgedragen aan het huidige kosmologische standaardmodel: een beschrijving van de evolutie en eigenschappen van de kosmos die perfect aansluit bij alle waarnemingen maar die helaas geen antwoord geeft op de vraag naar de ware aard van donkere materie en donkere energie.

Sterren en planeten

Hubbles baanbrekende onderzoek aan het ontstaan van sterren en planeten is wat dat betreft minder raadselachtig. De ruimtetelescoop ontdekte kort na de lancering al dat pasgeboren sterren worden omgeven door ‘protoplanetaire schijven’ van gas en stof, waaruit planeten zoals de aarde ontstaan. De adembenemende Hubble-foto’s van kleurrijke stervormingsgebieden leveren ook veel inzicht op in de manier waarop ijle gasflarden samenklonteren tot nieuwe zonnen. Overigens heeft Hubble ook de eindstadia van sterren (planetaire nevels en supernovaresten) gedetailleerd onderzocht.

Na de ontdekking in 1995 van planeten bij andere sterren heeft de ruimtetelescoop ook op dat onderzoeksterrein zijn sporen nagelaten. Sommige van die exoplaneten zijn door Hubble echt in beeld gebracht; in andere gevallen lukt het om met gevoelige spectroscopische technieken de samenstelling van de dampkring te achterhalen.

Als de pupil van een oog valt de schaduw van de grote Jupitermaan Ganymedes op de Grote Rode Vlek, een reusachtig orkaansysteem in de dampkring van de reuzenplaneet. (NASA/ESA/A. Simon (Goddard Space Flight Center)/C. Go/Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

De Hubble Space Telescope is echter te klein om ook aardeachtige exoplaneten in detail te onderzoeken. Dat wordt een van de uitdagingen voor de opvolger van Hubble, de 6,5-meter James Webb Space Telescope, die eind 2018 gelanceerd moet worden en de kosmos vooral op infrarode golflengten gaat bestuderen. Inmiddels denken sterrenkundigen zelfs alweer na over een nóg veel grotere ruimtetelescoop – een soort super-Hubble – met een geplande lanceerdatum ergens halverwege de jaren 2030.

Voorlopig trekt de jarige Hubble Space Telescope echter nog onverstoord zijn baantjes rond de aarde. Onderhoudsvluchten zijn niet meer mogelijk sinds de beëindiging van het spaceshuttleprogramma, maar zolang er geen essentiële onderdelen kapotgaan, blijven de verrassende foto’s en metingen binnenstromen. Naar alle waarschijnlijkheid haalt Hubble ook zijn dertigste verjaardag nog wel.

Govert Schilling schreef ter gelegenheid van de 25ste verjaardag van de Hubble Space Telescope het boek Schitterend heelal. Aarde en mens in een onbegrensd universum. Het boek is geïllustreerd met ruim 120 zorgvuldig geselecteerde Hubble-foto’s.