Hoe ver kunnen we de ruimte in kijken?

Benoit, 24 jaar
2 februari 2016

Wat is - in theorie - het verst dat je kan kijken in de ruimte met telescopen? En hoe ver kunnen we dat in de praktijk?

Antwoord

Hoe ver we in de ruimte kunnen kijken, hangt af van hoe groot onze telescopen zijn.  Hoe groter de hoofdspiegel van een telescoop, hoe meer licht hij opvangt, en hoe beter we zwakke objecten kunnen zien.

Maar dat we ver kunnen kijken, komt in eerste instantie doordat de ruimte vrij transparant is.  Het licht van verafgelegen objecten blijkt vrij ongehinderd tot ons te komen.  'Vrij' ongehinderd, want de mate waarin de ruimte transparant is, hangt af van de golflengte van het licht.  Maar er is een theoretische limiet voor alle licht: hoe verder we kijken, hoe jonger het heelal dat we zien is, en hoe heter het was.  Voor elektromagnetische straling, en dus voor zichtbaar licht in het bijzonder, is er dus een theoretische limiet, een 'muur' die optreedt wanneer we het heelal zien als het pas 380 duizend jaar oud was.  Dat komt omdat nog vroeger het heelal zo heet was dat alle materie geioniseerd was: er waren geen neutrale atomen, enkel positief geladen atoomkernen en negatief geladen elektronen.  Straling interageert sterk met die geladen deeltjes (vooral de elektronen) en wordt er voortdurend door afgebogen.  Het heelal werd dus pas transparant na 380 duizend jaar.  De straling die ons van dan en vroeger bereikt, is zodanig vaak van richting veranderd dat we onmogelijk de oorspronkelijke richting kunnen reconstrueren: we zien een uniforme achtergrond, die we de kosmologische achtergrondstraling noemen.

Sindsdien is het heelal dus wel transparant.  Maar het heeft nog een tijdje geduurd vooraleer die neutraal geworden materie zich heeft kunnen structureren in macroscopische objecten, zoals sterren en sterrenstelsels.  Men schat typisch honderd tot enkele honderden miljoenen jaren.  Het is om die eerste sterren en sterrenstelsels te zien dat we steeds grotere telescopen bouwen, en men hoopt ze te kunnen bestuderen met eerst de 'James Webb Space Telescope', de opvolger van de Hubble, vanaf zijn lancering einde 2018, en vervolgens met de nieuwe reeks van ultragrote telescopen op het aardoppervlak.  Vandaag heeft men toch al enkele objecten kunnen vinden waarvan men schat dat het heelal toen enkele honderden miljoenen jaren oud was, maar het zijn er weinig, en de allereerste zijn het nog niet.

Hoe ver staan die verste objecten?  Het heelal is nu 13,8 miljaard jaar oud.  Trek daar 200 miljoen jaar van af en u vindt dat het licht 13,6 miljard jaar onderweg is geweest.  Staan ze dan 13,6 miljard lichtjaar van ons af?  Neen, ongeveer drie maal zover, want gedurende die tijd dat het licht onderweg is geweest, is het heelal veel groter geworden.

Sinds vorige week is een nieuw venster geopend op het heelal, dat van de gravitationele straling.  Dat soort straling heeft gedurende de eerste 380 duizend jaar geen last gehad van elektronenverstrooiing, en in principe kunnen we die golven waarnemen tot onmiddellijk na de oerknal zelf, en de hoop is dat er toen inderdaad heel wat zijn gegenereerd.  Daar zijn we nog niet, het zal niet lukken om die golven te detecteren met instrumenten vanop het aardoppervlak, maar er zijn al gevorderde plannen voor een interferometer in de ruimte.  Maar het duurt wellicht nog een 20-tal jaar voor we zo de oerknal zullen 'horen'.

En dan zijn we meteen aan het verste dat we ooit zouden kunnen detecteren, met gelijk welke vorm van straling.  Want de expansie van het heelal zorgt ervoor dat de energie van de straling steeds meer verzwakt wordt naarmate ze van verder komt, en de zogenaamde roodverschuiving van de oerknal is oneindig, dan is de te ontvangen energie tot nul herleid.

 

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2020
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen