Nieuw instrument tuurt nog dieper dan Hubble

Meer dan 10 dagen in december 1995, nam de Hubble-ruimtetelescoop 342 beelden van hetzelfde kleine stukje lucht in het sterrenbeeld Ursa Major. De resulterende dataset, het Hubble Deep Field, bracht een revolutie teweeg in de studie van het vroege universum door de overvloed aan sterrenstelsels te onthullen in dat zwakke en verre tijdperk waarin de eerste sterrenstelsels zich vormden.

Nu, in een demonstratie van hoe de astronomie zich de afgelopen 20 jaar heeft ontwikkeld, heeft een team van Europese astronomen in 27 uur een soortgelijke diepe veldobservatie geproduceerd en al meer onthuld dan Hubble kon doen, zoals ze vandaag online rapporteren in Astronomie & Astrofysica . De nieuwe technologie kan leiden tot inzichten in de evolutie van sterrenstelsels, zegt teamleider Roland Bacon van het Astrophysics Research Centre van Lyon in Frankrijk.

Het team gebruikte een instrument genaamd de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), bevestigd aan een van de vier telescopen die deel uitmaken van de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory in Cerro Paranal, Chili. Kort nadat MUSE vorig jaar in gebruik was genomen, was een diepveldobservatie een van de eerste doelen. "Dit was een belangrijke ontwerp-driver voor het instrument", zegt Bacon, de hoofdonderzoeker van MUSE. Omdat het originele Hubble Deep Field niet kan worden waargenomen vanuit Chili, concentreerde het team zich op een tweede gegevensset samengesteld uit 995 afbeeldingen, de Hubble Deep Field South (HDF-S), die Hubble in september en oktober 1998 verzamelde.

MUSE is een integraal veldspectrograaf, een nieuw type instrument dat in plaats van alleen de lichtintensiteit in elke pixel van het beeld op te nemen, een volledig spectrum voor elke pixel biedt. (In het geval van MUSE leveren 24 spectrografen spectra op voor elk van de 400 miljoen pixels.) "Het is een geheel nieuwe klasse instrument ... een nieuwe manier om het [verre] universum te onderzoeken, " zegt astronoom Gerry Gilmore van de Universiteit van Cambridge in de Verenigd Koninkrijk, dat niet bij de waarneming betrokken was.

Met de extra gegevens voor elke pixel kunnen astronomen de afstand en de compositie van een object en, voor veel sterrenstelsels, hun interne bewegingen onmiddellijk berekenen. Bepaalde zeer vage objecten die alleen in een smal bereik van golflengten verschijnen - meestal overspoeld door andere kleuren in een normaal beeld - zijn gemakkelijk te herkennen. Voorheen moesten astronomen teruggaan met andere instrumenten om spectra voor elk object één voor één te verkrijgen.

In MUSE's observatie van HDF-S kon het team eenvoudig de afstanden tot 189 van de sterrenstelsels in het beeld meten - 10 keer meer dan eerder was gemeten. MUSE heeft ook meer dan 20 zeer zwakke objecten gedetecteerd die Hubble helemaal niet heeft opgepikt. “Je hebt meteen al deze extra informatie voor het hele beeld. Zelfs dingen waarvan je niet wist dat die er waren, 'zegt Gilmore.

Bacon hoopt in de toekomst dat ze MUSE kunnen gebruiken om rechtstreeks een beeld te vormen van het kosmische web, de grootste schaalstructuur van het universum. Onderzoeken hebben elementen van het web gedetecteerd - lange gloeidraden en vellen met duizenden sterrenstelsels - gescheiden door bijna lege lege ruimtes. In computersimulaties lijkt het kosmische web op schuim. "We zouden met de uitzonderlijke gevoeligheid van MUSE de zwakke gloed van webfilamenten moeten kunnen detecteren, " zegt Bacon. "Het zou fantastisch zijn om het echt te zien."