Op deze foto’s kijken we 13 miljard jaar terug in de tijd

Astronomie NASA presenteerde de eerste foto’s die zijn gemaakt met de ruimtetelescoop James Webb. We kijken miljarden jaren terug in de tijd.

De Carinanevel, een wolk van gas en stof waarin nieuwe sterren geboren worden. Sommige sterren in de nevel zijn nu voor het eerst zichtbaar. Dat komt doordat infraroodlicht, dat JWST kan zien, door gas en stof kan reizen.
De Carinanevel, een wolk van gas en stof waarin nieuwe sterren geboren worden. Sommige sterren in de nevel zijn nu voor het eerst zichtbaar. Dat komt doordat infraroodlicht, dat JWST kan zien, door gas en stof kan reizen. Foto NASA

Gelukt: de ruimtetelescoop James Webb (JWST) werkt en zijn eerste vier officiële foto’s zijn met de wereld gedeeld. De Amerikaanse president Joe Biden kreeg maandagavond (in de VS) al de eer om de eerste foto te laten zien. Hierop staan extreem verre sterrenstelsels: van een aantal sterrenstelsels heeft het licht er maar liefst 13 miljard jaar over gedaan om naar de aarde te reizen. Dat betekent dat het licht dat de telescoop vastlegde niet lang na het ontstaan van het heelal door deze sterrenstelsels verzonden werd.

NASA deelde dinsdagochtend (in de VS) de andere drie foto’s met de wereld, waaronder beeld van een uitdijende gaswolk rondom een stervende ster. Daarnaast publiceerden de Amerikanen ook meetgegevens van een hete planeet in een ander zonnestelsel.

JWST is de grootste en krachtigste ruimtetelescoop ooit en is het resultaat van een samenwerking tussen NASA, de European Space Agency (ESA), en de Canadian Space Agency (CSA). De telescoop heeft vier infrarood-instrumenten aan boord, waarmee hij dus zo’n dertien miljard jaar terug in de tijd kan kijken. Dat doet hij met behulp van infraroodlicht.

Hoe werkt dat? Het licht dat van oeroude sterren richting de aarde reist, wordt uitgerekt door de uitdijing van het heelal. Hoe dieper we in het heelal om ons heen kijken, hoe verder terug we in de tijd kijken. Licht dat van ver komt rekt tijdens het reizen ver uit. Dat komt doordat licht wordt uitgezonden met een bepaalde frequentie: pulsjes met pauzes ertussen. Door het uitdijende heelal worden de pauzes steeds langer, de ruimtes tussen de lichtpulsjes worden groter. Het uv-licht van verre sterren, dat een hoge frequentie (korte tussenpauzes) heeft, is uitgerekt tot infrarood (lange tussenpauzes), als het is aangekomen op aarde.

Eind jaren tachtig al namen astronomen zich voor om een infraroodtelescoop te bouwen waarmee ze naar dit uitgerekte, oude licht konden kijken. Na een lange reeks vertragingen werd de ruimtetelescoop, met een prijskaartje van zo’n tien miljard euro, afgelopen kerst gelanceerd.

Zenuwslopend

Na zijn vertrek van de aarde, maakte JWST een reis van anderhalf miljoen kilometer naar zijn bestemming in een baan om de zon en klapte hij onder meer zijn 6,5 meter grote spiegel uit. Dat was zenuwslopend, „er waren meer dan driehonderd momenten waarop het mis kon gaan”, aldus Ewine van Dishoeck. Zij is astronoom aan de universiteit Leiden en was dertig jaar betrokken bij de ontwikkeling van de telescoop. „Maar dat ging allemaal goed.”

Na het ontplooien van de spiegels, volgden vijf maanden waarin NASA-technici het gevaarte met commando’s vanaf de aarde afstelden. JWST stuurde sinds februari al foto’s naar huis waaronder ‘selfies’ van de spiegel en een foto van een ster. Die beelden waren bedoeld om NASA-technici de telescoop te helpen afstellen. JWST presteerde met die testfoto’s al boven alle verwachtingen.

De allereerste officiële foto werd afgelopen maandag dus gedeeld door Biden. Daarop zijn extreem verre en zwakke sterrenstelsels afgebeeld. Om dat voor elkaar te krijgen, maakten wetenschappers slim gebruik van een kosmologisch verschijnsel. De sterrenstelsels liggen, vanuit de aarde gezien, achter sterrenstelselcluster SMACS 0723. Dat cluster zelf ligt op 4,6 miljard lichtjaar van de aarde. De massa van het cluster buigt het licht dat van de nóg verdere sterrenstelsels naar de aarde reist een beetje af, waarbij dat licht versterkt wordt door de afbuiging. Dat heet het gravitatielens-effect en werkt als een soort vergrootglas. De verdere stelsels zijn daardoor ook zichtbaar op de foto, achter en rondom SMACS 0723. „Dankzij dit effect gecombineerd met de kwaliteiten van JWST kunnen wij nu extreem ver terug in het heelal kijken”, zegt Van Dishoeck. „De onthulling van JWST’s eerste kleurenfoto’s is echt een mijlpaal. Dit is een missie die we maar een keer per generatie meemaken.”

Dinsdag deelde NASA de drie overige beelden. Op één foto stond de Carinanevel, die zo’n 7.600 lichtjaar verwijderd is van de aarde. Dit soort nevels zijn wolken van gas en stof waarin nieuwe sterren geboren worden. De Carinanevel is een van de helderste nevels. Op een andere foto staat een uitdijende gasschil rondom een stervende ster. Deze schil heet de Zuidelijke Ringnevel en staat zo’n 2.000 lichtjaar van de aarde.

Tenslotte fotografeerde JWST ook een compact groepje sterrenstelsels: het Kwintet van Stephan op een afstand van zo’n 290 miljoen lichtjaar. Harde data zijn er ook: NASA publiceerde dinsdag door JWST verkregen meetgegevens van een hete planeet in een ander zonnestelsel, WASP-96 b. Die planeet staat ongeveer 1.150 lichtjaar van de aarde en is iets groter dan Jupiter.

„De nu gepubliceerde foto’s zijn overigens nog gewoon JPG’s”, zei Van Dishoeck. „Ze zijn bedoeld om aan het grote publiek te laten zien wat JWST kan. Woensdag komen de data achter de gepubliceerde foto’s vrij waar we als wetenschappers onderzoek mee kunnen doen.”