Dieper in het heelal

[Gast]

Dag,
 
Ik heb een simpel vraagje (denk ik).
 
Hoe kan het dat wanneer er dieper in het heelal gekeken wordt (met Hubble bijv.), de "dichtheid" van de sterrenstelsels kleiner lijkt te worden?
 
Ik bedoel, men kijkt toch verder in het verleden...en in het verleden was het heelal compacter.
 
Kan iemand mij dit uitleggen?
 
MvG,
Thomas 
 
(Ik verheug me op de webb)

[Michel Uphoff]

de "dichtheid" van de sterrenstelsels kleiner lijkt te worden?

 
Wat bedoel je precies met dit woord?
 
- Dat de sterrenstelsel minder compact lijken
- Dat een meer lege ruimte tussen de stelsel lijkt te zitten
- Iets anders
 
Geef liefst een voorbeeld met foto's of een bronverwijzing.

[Gast]

Dat er meer lege ruimte tussen de stelsel lijkt te zitten idd.
 
Ik zag een docu op Dicovery (Telescope) en daarin werd gezegd dat hoe verder men met Hubbletelescope in het heelal kijkt ... hoe minder sterrenstels men tegenkomt.
 
En met de Webb telescope wil men nu dieper gaan (met behulp van infrarood) maar er wordt verwacht dat de sterrenstelsels hoe verder weg toch steeds minder dicht bij mekaar blijken te liggen.
Terwijl men kijkt in het verleden.

[Gast]

Dat spreekt mekaar toch tegen?

[Michel Uphoff]

maar er wordt verwacht dat de sterrenstelsels hoe verder weg toch steeds minder dicht bij mekaar blijken te liggen.

 

Als dat letterlijk zo gezegd is, is dat curieus uitgedrukt.

 

Natuurlijk is het wel zo dat naarmate je verder (dus vroeger) kijkt de sterrenstelsels steeds jonger en kleiner en daardoor lichtzwakker zijn. Gecombineerd met de enorme afstand is de lichtsterkte zo gering dat er van de verste (jongste) sterrenstelsels in wording maar weinig waargenomen worden. Deze factoren samen zorgen er tevens voor dat het zo ver weg heel wat leger lijkt. Maar met grotere onderlinge afstand heeft dat inderdaad niets te maken.

 

Ga je echt lang belichten, zoals gebeurd is in een aantal 'deep field' observaties met de Hubble ruimtetelescoop, dan komen er na twee miljoen seconden belichtingstijd toch een fors aantal extreem jonge en ver verwijderde sterrenstelsel in beeld. In deze Hubble Ultra Deep Field opname van een ogenschijnlijk zeer 'leeg' stukje hemel zijn in totaal zo'n 500 extreem verre stelsels op ongeveer 13 miljard lichtjaar afstand zichtbaar (waarvan er 28 zijn 'uitgelicht' in het kader). Door de expansie van het heelal is in de 13 miljard jaar dat het licht onderweg is geweest de oorspronkelijke blauwe golflengte opgerekt tot dieprood.

 

Deze deep field opnames zijn beroemd geworden omdat ze aantonen dat de sterrenstelsels in het jonge heelal veel kleiner en dynamischer zijn en anders gevormd zijn dan de volwassen stelsels die we in de directe omgeving waar kunnen nemen. Verder bevestigen ze het kosmologische principe; het heelal ziet er in iedere willekeurige richting op grote schaal hetzelfde uit, het is homogeen en isotroop.

 

145969main_hst_galaxies_200604_full 5497 keer bekeken

 

Bovenstaande deep field opname toont ongeveer 5.500 objecten, op pakweg 10 sterren uit de Melkweg na, allemaal sterrenstelsels waarvan veruit de meeste op zeer grote afstanden, stelsels in hun babyjaren. De foto beslaat een oppervlak van 4 vierkante boogminuten, ruwweg 1/37.000.000 van het hemeloppervlak. Dat houdt in dat indien een dergelijke opname van het hele firmament gemaakt zou worden er meer dan 200 miljard (baby)sterrenstelsels op zouden staan, en waarschijnlijk komen er daar bij nog langere belichting en/of grotere telescoop nog heel wat bij.

 

De James Webb is een telescoop die in het infrarode gebied waarneemt, de golflengte bij uitstek om nóg verder gelegen, nóg jongere, zeer sterk roodverschoven stelsels waar te nemen, en als het ware een kijkje te nemen in de kraamkamer van het heelal. Dat wordt spannend. Nog 2,5 jaar geduld.

 

Om de deepfield opname in volledige omvang te zien kan je hier een kijkje nemen.

[Gast]

 

Deze factoren samen zorgen ervoor dat het zo ver weg heel wat leger lijkt. Maar met grotere onderlinge afstand heeft dat inderdaad niets te maken.

 

 
Dank.
 
Maar uhm, waar ik moeite mee heb is het volgende:
 
(Intermezzo: In de docu zei men ook dat er pas na 10 dagen met Hubble een "lege plek" geobserveerd te hebben er pas honderden (geloof ik) sterrenstelsels te zien waren. Waarom pas na 10 dagen?) 
 
- Men kijkt (met Hubble deep space) in het verleden. Dichter bij de big bang die overal plaatsvond. "Na de inflatie (toch?)". En 'destijds' lagen sterrenstelsels toch dichter bij mekaar?
 
Toch blijkt uit die observatie dat sterrenstelsels verder uit mekaar liggen / lagen.
 
​Ik begrijp dat niet, maar ik kan me ook niet voorstellen dat hoe verder men observeert, in alle mogelijke richtingen, hoe dichter sterrenstelsels bij mekaar liggen ?

[Michel Uphoff]

Waarom pas na 10 dagen?

 
Omdat de babysterrenstelsels zo lichtzwak zijn, dat een enorm lange belichtingsduur vereist was. Bij bovengenoemde Hubble Ultra Deepfield opname was de belichtingsduur met 2 miljoen seconden nog langer (ongeveer 24 dagen).
 
Er is een groot verschil tussen de schijnbare en de werkelijke afstand tussen deze zeer ver verwijderde vroege objecten. Alhoewel het heelal kort na de Big Bang veel kleiner was dan nu, en dus de aanwezige sterrenstelsels dichter bij elkaar lagen, zijn deze babystelsels verspreid over de hele kosmische achtergrond zichtbaar, waardoor de onderlinge afstanden groot lijken te zijn.
 
Zouden wij de straling van de Big Bang kunnen waarnemen, dan zouden we het licht van dat kleine punt (waarin alles extreem dicht opeengepakt zit) als vrij egale achtergrond over het hele firmament verspreid zien, als ware het enorm uitvergroot.

[Procreation]

 
Dank.
 
Maar uhm, waar ik moeite mee heb is het volgende:
 
(Intermezzo: In de docu zei men ook dat er pas na 10 dagen met Hubble een "lege plek" geobserveerd te hebben er pas honderden (geloof ik) sterrenstelsels te zien waren. Waarom pas na 10 dagen?) 
 
- Men kijkt (met Hubble deep space) in het verleden. Dichter bij de big bang die overal plaatsvond. "Na de inflatie (toch?)". En 'destijds' lagen sterrenstelsels toch dichter bij mekaar?
 
Toch blijkt uit die observatie dat sterrenstelsels verder uit mekaar liggen / lagen.
 
​Ik begrijp dat niet, maar ik kan me ook niet voorstellen dat hoe verder men observeert, in alle mogelijke richtingen, hoe dichter sterrenstelsels bij mekaar liggen ?

 
Ik denk dat het ook te maken heeft met de manier waarop je het bekijkt dus ik ga ook iets proberen uit te leggen om het iets helderder te maken (als ik het fout heb dan hoor ik het graag en dan mijn excuses)
 
Jij zegt "we kijken naar het verleden" dus naar het ontstaan van de big bang het kleine puntje (singulariteit?) waaruit alles is ontstaan maar dat "punt"  heeft zeg maar 'een schil' en wij zitten binnen die schil dus waar eens het centrum/middelpunt was is nu de binnenkant van die "uitdijende schil" alles was eerder compacter en dichter bijelkaar gelegen maar omdat wij alles zien van binnenuit ons universum staat alles nu verder van elkaar af wij kijken zeg maar niet (letterlijk) terug naar het middelpunt maar naar "waar ooit het middelpunt was" dat middelpunt is nu uitgerekt.
 
Zo zie ik het ongeveer.

[Gast]

Dank!
 
(Best wel complexe materie, vooral wanneer men het berekenen wil.)

[Procreation]

Dank!
 
(Best wel complexe materie, vooral wanneer men het berekenen wil.)

Dat gaat mij iig de pet te boven Ik begrijp wel veel van de theorie in woord en schrift maar de wis- en natuurkundige kant qua rekenwerk is niet aan mij besteed helaas.

[heerlen1987]

Bij bovengenoemde Hubble Ultra Deepfield opname was de belichtingsduur met 2 miljoen seconden nog langer (ongeveer 24 dagen).

 
Hoe werkt dit precies?
 
Als ik met een fotocamera de belichtingsduur vergroot, moet ik zorgen dat ik enorm stil blijf (liefst statief dus). Hubble staat niet stil maar beweegt rond de aarde. Klopt het dan dat de camera als het ware 'meedraait' zodat de focus constant op hetzelfde punt blijft, en dus niet trilt/beweegt? En zo ja, staat de aarde niet soms in die 24 dagen tussen Hubble en dit stuk ruimte?
 
En de foto die hier uiteindelijk uitkomt, wordt die nog bewerkt? Of is de foto in jouw post een onbewerkte afbeelding zoals hij vanuit Hubble op aarde terecht komt? Is zo'n foto dan ook ontzettend groot qua Mb/Gb?

[Michel Uphoff]

Eerst een mogelijk misverstand uit de weg ruimen: De stand van Hubble wijzigt niet door een rondje om de Aarde.
In een ideale situatie zou dus eenmalig richten afdoende zijn. Maar kleine verstoringen van de zwaartekracht door Zon, Maan en planeten zorgen er wel voor dat Hubble d.m.v. reactiewielen continue een beetje moet worden bijgestuurd om zijn precieze kijkrichting te handhaven.
Voor dat richten wordt een catalogus van 15 miljoen sterren gebruikt, en met een combinatie van op- en afspinnen van de vier reactiewielen wordt de telescoop exact gericht, waarbij een aantal van de sterren uit de catalogus als referentie dienen.
 
Inderdaad komt de Aarde met grote regelmaat tussen het te observeren object staan. Even tevoren wordt de opname gestaakt, om later als er weer vrij zicht is vervolgd te worden. Zo wordt stukje bij stukje de totale belichtingsduur van honderden uren bereikt.
 

En de foto die hier uiteindelijk uitkomt, wordt die nog bewerkt?
 

 
Hubble zendt geen foto's maar data naar de Aarde. Van de sensoren van Hubble komt een continue stroom meetwaarden, de zogenoemde 'Raw Data'. Op Aarde worden de gegevens gefilterd en bewerkt om er onder meer afbeeldingen van te reconstrueren.

[heerlen1987]

- Eerst een mogelijk misverstand uit de weg ruimen: De stand van Hubble wijzigt niet door een rondje om de Aarde.
 
 
- Hubble zendt geen foto's maar data naar de Aarde. Van de sensoren van Hubble komt een continue stroom meetwaarden, de zogenoemde 'Raw Data'. Op Aarde worden de gegevens gefilterd en bewerkt om er onder meer afbeeldingen van te reconstrueren.

 
Bedankt voor je reactie, toch nog wat onduidelijkheden:
 
- Als ik met een laserpointer een plek op de muur aanwijs, en ga vervolgens van plaats veranderen, moet ik mijn arm toch bewegen (in tegengestelde richting) om op dezelfde plek op de muur te schijnen? Of is deze situatie geheel anders dan de manier waarop Hubble 'focust' op een punt in de ruimte?
 
- Werkt Hubble dan grofweg hetzelfde als hedendaagse digitale camera's? Met als verschil natuurlijk dat het omzetten van data naar eindproduct kilometers verder gebeurt?

[Michel Uphoff]

 Als ik met een laserpointer een plek op de muur aanwijs, en ga vervolgens van plaats veranderen, moet ik mijn arm toch bewegen?

 
Ja. Maar denk je nu eens in dat je die laserpointer op een kerktoren ver weg richt. Dan hoef je de hoek nauwelijks te veranderen als je een paar meter loopt. En als je de pointer op de Maan zou kunnen richten, dan kan je uren lopen zonder dat je de punt op de Maan ziet verplaatsen. Hij verplaats natuurlijk wel, maar die paar kilometers die jij wandelt zonder je arm te verdraaien zijn ook op de Maan een paar kilometer, en die zijn niet zichtbaar.  Bij die verre sterrenstelsels is dat effect nog vele malen sterker. Op die enorme afstanden maakt dat rondje rond de Aarde niets meer uit omdat de verplaatsing zeer ruim onder het oplossend vermogen valt.
 

Werkt Hubble dan grofweg hetzelfde als hedendaagse digitale camera's?

 
Dat is inderdaad het geval.

[heerlen1987]

 
Ja. Maar denk je nu eens in dat je die laserpointer op een kerktoren ver weg richt. Dan hoef je de hoek nauwelijks te veranderen als je een paar meter loopt. En als je de pointer op de Maan zou kunnen richten, dan kan je uren lopen zonder dat je de punt op de Maan ziet verplaatsen. Hij verplaats natuurlijk wel, maar die paar kilometers die jij wandelt zonder je arm te verdraaien zijn ook op de Maan een paar kilometer, en die zijn niet zichtbaar. 

 
Helder en duidelijk. Bedankt Michel.