How big is Afstand tot het Hubble Deep Field?

Het Hubble Deep Field is een opname van een klein, bijna leeg stukje hemel, gemaakt door de Hubble-ruimtetelescoop in 1995. Er staan ongeveer 3.000 sterrenstelsels op, op allerlei afstanden. De verste sterrenstelsels met een bevestigde afstand zijn, anno 2000, te zien door licht dat ongeveer 12,8 miljard jaar geleden is vertrokken en ongeveer 12,8 miljard lichtjaar heeft afgelegd om de Aarde te bereiken, waarbij een lichtjaar de afstand is die licht in één jaar aflegt. Doordat het heelal sindsdien is uitgedijd, staan die sterrenstelsels nu op ongeveer 27 miljard lichtjaar afstand.

Afstand

Er is niet één afstand tot het Hubble Deep Field. De opname kijkt door een smalle buis de ruimte in, en de sterrenstelsels erin liggen op elke afstand langs die buis. Astronomen bepalen hoe ver weg een sterrenstelsel staat aan de hand van de roodverschuiving, een maat voor hoeveel de uitdijing van het heelal het licht van dat sterrenstelsel heeft uitgerekt. Een grotere roodverschuiving betekent dat het licht langer geleden is vertrokken.

Tegen het jaar 2000 hadden astronomen in het hoofdveld ongeveer 150 roodverschuivingen gemeten, variërend van 0,089 tot 5,60. De twee verste sterrenstelsels, met roodverschuivingen van 5,34 en 5,60, werden eerst op hun kleuren uitgekozen en in 1998 bevestigd. De meeste sterrenstelsels op de opname zijn te zwak om hun roodverschuiving op deze manier te meten.

Om een roodverschuiving om te zetten in een afstand is een model nodig van hoe het heelal is uitgedijd. Met de waarden die de satelliet Planck heeft gemeten, is licht met roodverschuiving 5,60 ongeveer 12,8 miljard jaar geleden vertrokken, toen het heelal ongeveer 1 miljard jaar oud was. De ruimte is uitgerekt terwijl dat licht onderweg was, dus het sterrenstelsel dat het uitzond, staat nu op ongeveer 27 miljard lichtjaar afstand. Volgens hetzelfde model staan de dichtstbijzijnde sterrenstelsels in het veld, met roodverschuiving 0,089, op ongeveer 1,3 miljard lichtjaar afstand.

Groottevergelijkingen

Het Hubble Deep Field beslaat een stukje hemel dat ongeveer even breed is als een Amerikaanse dime (een munt van 10 cent), gezien vanaf 23 meter afstand.
Dat stukje is ongeveer een dertiende van de breedte van de volle Maan. Er zouden ongeveer 28 miljoen opnamen van dezelfde grootte nodig zijn om de hele hemel te bedekken.
Het licht van de Grote Muur van Hercules-Noorderkroon, een voorgestelde structuur met roodverschuivingen van 1,6–2,1, is ongeveer 10 miljard jaar geleden vertrokken. Dat is ongeveer 2–3 miljard jaar later dan het licht van de verste bevestigde sterrenstelsels in het Deep Field.
De rand van het waarneembare heelal ligt nu op ongeveer 46 miljard lichtjaar afstand. Een sterrenstelsel met roodverschuiving 5,60, dat nu op ongeveer 27 miljard lichtjaar afstand staat, ligt iets meer dan halverwege die rand.

Hoe de opname tot stand kwam

Robert Williams, toen directeur van het Space Telescope Science Institute, gebruikte een groot deel van zijn eigen aandeel in de telescooptijd voor het project. Zijn team koos een plek bij de dissel van de Grote Wagen, in het sterrenbeeld Grote Beer, ver van het drukke vlak van de Melkweg. Hubble maakte er in tien dagen 342 belichtingen van, van 18 tot 28 december 1995.

De belichtingen werden gemaakt in ultraviolet, blauw, rood en infrarood licht en gecombineerd tot één kleurenopname. De meeste sterrenstelsels zijn ongeveer vier miljard keer zwakker dan het menselijk oog kan zien. Het veld geldt als representatief voor de hele hemel, omdat het heelal in alle richtingen ongeveer hetzelfde eruitziet.

Diepere velden

In 1998 herhaalde Hubble het project aan de zuidelijke hemel, met het Hubble Deep Field South in het sterrenbeeld Toekan. In 2004 gebruikte het Hubble Ultra Deep Field belichtingen met een totale duur van een miljoen seconden en toonde het ongeveer 10.000 sterrenstelsels. De beelden ervan reikten tot enkele van de eerste sterrenstelsels die na de oerknal ontstonden.