Het heelal is niet pikdonker, zelfs niet op de lege plekken tussen de sterren. Astronomen hebben voor het eerst een vage gloed gemeten die het hele universum verlicht.
Stel, je neemt het heelal en schakelt het licht van alle zichtbare sterrenstelsels uit. Dan kun je totale duisternis verwachten, toch? Nou nee, weten astronomen. Hoewel je ze niet kunt zien, zal het licht van verre, zwakke sterrenstelsels de duisternis een klein beetje verlichten. Een Amerikaans team van astronomen heeft het nu voor elkaar gekregen die vage lichtgloed te meten.
Verblind
Om dat voor elkaar te krijgen, konden de wetenschappers geen telescopen op of in een baan rondom de aarde gebruiken. Die telescopen hebben namelijk last van lichtvervuiling in de aardse omgeving. Het gaat dan zowel om direct licht van de zon, als om het zonlicht dat weerkaatst op stof- en gasdeeltjes in de binnenste regio van het zonnestelsel.
Gaan we buitenaards leven ontdekken op ijsmanen?
De ruimtevaartorganisaties NASA en ESA spenderen momenteel miljarden aan missies naar de ijsmanen rond de planeten Jupiter en Saturnus.
De zwakke gloed in de verre kosmos gaat in deze lichte omgeving verloren voor de telescopen. Net zoals je ogen geen zwakke sterren kunnen waarnemen wanneer je in de lichtbundel van een straatlantaarn staat.
Dieper de kosmos in
Om de gloed toch te kunnen meten, gebruikten de astronomen daarom een ander apparaat: de New Horizons-sonde van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA. New Horizons is in 2006 gelanceerd om de verre zonnestelselbewoner Pluto te bestuderen. In 2015 vloog hij langs de dwergplaneet en inmiddels bevindt hij zich in de buitenste delen van het zonnestelsel – bijna 6,5 miljard kilometer van ons verwijderd.
Door zijn grote afstand tot de zon bevindt New Horizons zich écht in het donker. Zijn omgeving bevat ruim tien keer minder licht dan die van ruimtelescoop Hubble, die zich 550 kilometer boven het aardoppervlak bevindt. In die duistere omgeving bleek New Horizons inderdaad in staat om een gloed te zien.
‘Deze lichtmetingen hebben veel mensen geprobeerd te doen’, zegt onderzoeksleider Tod Lauer in een persbericht. ‘New Horizons bood ons een uitkijkpunt dat ons in staat stelde een betere meting te doen dan iedereen voor ons.’
‘Woest ingewikkeld’
‘Het is een terechte vraag: hoe donker is het heelal nou echt?’, zegt de Leidse astronoom Huub Röttgering, die grootschalige structuren in het verre heelal bestudeert. ‘Maar het is ook een woest ingewikkelde technische vraag. Ik vind het heel innovatief dat deze onderzoekers de New Horizon-sonde hebben gebruikt om die te beantwoorden.’
Ook in de metingen van New Horizons zit nog wat lichtvervuiling, waarschuwt Röttgering: ‘Van zichtbare stelsels en sterren, en van licht dat in het apparaat zelf weerkaatst bijvoorbeeld. Dat allemaal onder controle krijgen is niet gemakkelijk. Ik denk dat deze onderzoekers dat goed hebben gedaan, maar hoeveel licht er écht in de duisternis zit, blijft wat onzeker.’
Optelsom
Dat de vage lichtgloed die New Horizons ziet afkomstig is van onzichtbare, verre sterrenstelsels, noemt Röttgering een logische gedachte. ‘Het gaat dan om heel kleine sterrenstelsels; zo zwak dat je ze niet individueel kunt zien.’
Opvallend is dat er meer licht is gevonden dan je zou verwachten op basis van bekende sterrenstelsels. ‘We kunnen met telescopen tellen hoeveel heldere en zwakkere stelsels er zijn – en op basis daarvan ook inschatten hoeveel stelsels er zijn die te zwak zijn om waar te nemen. Als je die allemaal kent, zou je in principe weten hoeveel licht er uit hele heelal komt. Deze metingen laten zien dat er meer licht in het heelal zit dan we dachten dat er stelsels zijn’, zegt Rottgering.
Hoeveel stelsels er precies in het heelal verstopt zitten, daar besloot het onderzoeksteam daar na wat wikken en wegen geen uitspraken over te doen, laat Marc Postman van het Amerikaanse Space Telescope Science Institute weten. ‘Het New Horizons-onderzoek plaatst een limiet op de totale hoeveelheid licht in de kosmos buiten de Melkweg. Maar als je die hoeveelheid wilt vertalen naar een aantal sterrenstelsels, ben je sterk afhankelijk van de aannames die je doet. We proberen die berekening dan ook maar niet te doen.’
Verdwijnende donkere materie
Het zou ook nog kunnen dat de gloed niet van verre sterrenstelsels afkomstig is, maar van andere bronnen. Postman denkt bijvoorbeeld dat sterren die los door de kosmos vliegen, nadat ze uit stelsels zijn ontsnapt, elk een beetje kunnen bijdragen aan de gloed. Of er zou meer lichtweerkaatsend stof in het heelal kunnen rondzweven.
Huub Röttgering voegt daar een nog exotischer optie aan toe: mogelijk kan donkere materie langzaam verdwijnen, waarbij het spul een gloed achterlaat. ‘Dat is niet het meest waarschijnlijk, maar we weten het niet zeker.’
Postman en zijn team hopen dat een ruimtetelescoop die later dit jaar gelanceerd moet worden, de James Webb-telescoop, het antwoord kan geven. Als de gloed van wazige sterrenstelsels komt, zou deze krachtigere opvolger van Hubble in elk geval een deel van die stelsels moeten kunnen ontwaren.
Het onderzoek, dat nu al online staat, wordt binnenkort gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Astrophysical Journal.