New Horizons onthult hoe donker de ruimte werkelijk is
Je hebt vast weleens naar de hemel gekeken terwijl je ver weg van alle stadslichten, in een buitengebied stond. Aan de nachtelijke hemel schitteren dan talloze fonkelende sterren. De ruimte tussen die sterren is gevuld met inktzwarte duisternis. Maar hoe donker is die duisternis nou werkelijk? En wat zegt dit over het aantal sterrenstelsels in het zichtbare heelal?
Hoe donker de hemel soms ook lijkt, de ruimte tussen de sterren is zelfs daar niet volledig zwart. Het universum wordt namelijk opgelicht door een zwakke glans van ontelbare verre sterren en melkwegstelsels. Hoe sterk die gloed is, is lastig te bepalen. Satellieten en telescopen die zich in het binnenste van ons zonnestelsel bevinden – zoals ruimtetelescoop Hubble – kunnen het uitgestraalde licht namelijk niet goed meten. Rondom de aarde en het binnenste zonnestelsel is de ruimte namelijk gevuld met stofdeeltjes die worden verlicht door de zon, waardoor een diffuse gloed over de hele hemel ontstaat.
Hier ligt echter wel een taak weggelegd voor ruimtesonde New Horizons; de in 2006 gelanceerde onbemande sonde die dwergplaneet Pluto en later planetoïde Arrokoth op een bezoekje trakteerde. Dit ruimtevaartuig bevindt zich momenteel ver weg van alle prominente bronnen van lichtvervuiling, op miljarden kilometers afstand van de aarde. De omringende hemel is daarom zo’n 10 keer donkerder dan de donkerste hemel zichtbaar voor Hubble. En dat is interessant. Want hierdoor kan New Horizons ook een veel nauwkeurigere schatting maken van de totale helderheid van alle sterrenstelsels in het heelal. Ruimtetelescoop Hubble heeft zich hier echter al wel eerder aan gewaagd. Astronomen kunnen het totale aantal sterrenstelsels schatten door alles wat zichtbaar is voor Hubble te tellen en dat vervolgens te vermenigvuldigen met het totale oppervlak van de hemel. Maar andere sterrenstelsels zijn te zwak en te ver om direct te detecteren. Onderzoekers gebruikten wiskundige modellen om te schatten hoeveel sterrenstelsels er te klein en te zwak zijn voor Hubble om waar te nemen. Het team concludeerde dat 90 procent van de sterrenstelsels in het universum niet zichtbaar is voor Hubble. Maar nu blijkt dat het heelal eigenlijk veel donkerder is. Met behulp van New Horizons hebben onderzoekers opnieuw het zichtbare licht, uitgestraald door sterrenstelsels, gemeten. En daaruit blijkt nu dat de onzichtbare melkwegstelsels minder talrijk zijn dan gedacht. Dit zouden er geen 2 biljoen zijn, maar slechts honderden miljarden. De onderzoekers baseren zich op metingen van de zogenaamde ‘kosmische optische achtergrond’, het zichtbaarlicht-equivalent van de meer bekende kosmische achtergrondstraling (de warmtestraling die is uitgezonden kort na de oerknal). “Terwijl de kosmische achtergrondstraling ons meer vertelt over de eerste 450 duizend jaar na de oerknal, vertelt kosmische optische achtergrond ons meer over het totaal aan sterren die sindsdien zijn gevormd”, legt onderzoeker Marc Postman uit. “Het legt een beperking op het totaal aantal sterrenstelsels en waar ze zich in de tijd kunnen bevinden.”
Hoewel we dus niet alle sterrenstelsels kunnen tellen, doordrenkt hun licht de ruimte met een mysterieuze zwakke gloed. De onderzoekers analyseerden bestaande afbeeldingen van New Horizons en filterden alle bekende bronnen van zichtbaar licht eruit, totdat er alleen nog maar licht dat van buiten ons eigen melkwegstelsel overbleef. Het resterende signaal, hoewel uiterst zwak, was echter nog steeds meetbaar. Het betekent dat er dus nog steeds onverklaard licht schijnt. Postman vergelijkt dit met het wonen in een afgelegen gebied, ver van stadslichten. Als je ’s nachts in bed ligt met de gordijnen open en een buurman op anderhalve kilometer afstand opent zijn koelkast, kan dit licht weerkaatsen op je slaapkamermuren. Dit zou vervolgens net zo helder zijn als het licht dat New Horizons opving.
Wie of wat precies verantwoordelijk is voor dit onverklaarde licht? Het is mogelijk dat er dwergstelsels bestaan in het relatief nabije universum die om één of andere reden niet te detecteren zijn. Of de diffuse halo’s van sterren die sterrenstelsels omringen kunnen helderder zijn dan verwacht. Of misschien bestaan er wel veel meer zwakke, verre sterrenstelsels dan de theorie suggereert. Op dit moment kunnen we alleen nog maar speculeren. NASA’s aankomende James Webb-telescoop kan mogelijk helpen om het mysterie op te lossen. Als zwakke, individuele sterrenstelsels namelijk de oorzaak zijn, dan zouden waarnemingen van James Webb dat moeten kunnen openbaren.
(Scientias)