44x de wonderen van de ruimte

In de loop van zijn bestaan heeft de NASA-ruimtetelescoop Hubble talloze adembenemende foto’s gemaakt. Tot de meest spectaculaire behoort deze composietopname waarin het Sombrero-sterrenstelsel vanaf de zijkant is vastgelegd. Dankzij zijn relatief hoge schijnbare magnitude (de helderheid van het object aan de nachthemel) kan Messier 104, zoals dit sterrenstelsel officieel wordt aangeduid, op een afstand van 28 miljoen lichtjaar van de aarde goed worden bekeken met een kleine telescoop.

De complexe vorm van de Kattenoognevel is opgebouwd uit straalstromen, die met enorme snelheid door een stervende ster worden uitgezonden, en concentrische gasbellen die ontstonden toen de ster zijn buitenste lagen afstootte. Volgens een hypothese werden die lagen met een tussenpauze van 1500 jaar afgeworpen, waardoor de nevel zijn gelaagde aanblik kreeg.

In zuilen van waterstofgas en stof binnen de Adelaarsnevel worden nieuwe sterren geboren. Deze grote zuil strekt zich over een afstand van naar schatting vier lichtjaren uit en wordt net als soortelijke zuilen in de nevel gebombardeerd met ultraviolette straling. De straling blaast de gaswolken gedeeltelijk weg, waardoor beginnende stervorming binnenin de zuil zichtbaar wordt.

Deze kaart van Mars in het hele kleurenspectrum is samengesteld uit opnamen die door de Hubble werden gemaakt toen de planeet op zijn dichtstbijzijnde punt van de aarde stond. De zuidelijker regio’s zijn niet te zien, omdat het noorden van de Rode Planeet naar de aarde toe was gekanteld.

Een explosie van licht die in 2002 door een rode superreus genaamd V838 Monocerotis werd uitgezonden, verlicht een belvormige wolk van interstellair stof. De spectaculaire wervelingen rond de centrale ster hebben een diameter van duizenden miljarden kilometers en werden door de wetenschap pas opgemerkt toen Hubble deze opname in 2004 maakte.

Geladen deeltjes die door de zon worden uitgebraakt, botsen op het magneetveld van Saturnus, waardoor rond de zuidpool van de planeet een aurora ontstaat. Anders dan het relatief kortdurende noorder- en zuiderlicht rond de polen van de aarde kunnen aurora’s op Saturnus dagenlang aanhouden. Wetenschappers combineerden opnamen in ultraviolet licht die gedurende enkele dagen door de Hubble werden gemaakt met opnamen in zichtbaar licht van de planeet met de ringen. Op deze foto is het zuiderlicht blauw als gevolg van de waarneming in ultraviolet licht, maar iemand op Saturnus zou een rood lichtschijnsel zien.

In deze Hubble-opname van supernova 1987A is de gloeiende ring van puin te zien die 20.000 jaar vóór de uiteindelijke explosie van de stervende ster werd uitgestoten. De ring wordt soms omschreven als een ‘kosmisch parelsnoer’ en wordt verlicht door een schokgolf van materiaal dat tijdens de reusachtige supernova-explosie werd uitgebraakt. De twee heldere sterren aan weerszijden van de ring bevinden zich in de Grote Magelhaense Wolk.

Twee sterrenstelsels, die tezamen als Arp 87 worden aangeduid, worden verstoord door hun wederzijdse aantrekkingskracht. Het grotere sterrenstelsel, NGC 3808, trekt sterren, gas en stof van het kleinere stelsel aan. Beide stelsels zijn ellipsvormig en bevinden zich op zo’n driehonderd lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Leeuw.

In deze blik op de zijkant van het sterrenstelsel Messier 74 is te zien hoe nieuwe sterren in zijn spiraalarmen worden gevormd. De blauwe clusters bestaan uit jonge sterren, terwijl de roze gebieden een hoge dichtheid van geïoniseerd waterstofgas verraden. Messier 74 omvat zo’n honderd miljard sterren, iets minder dan het aantal sterren in de Melkweg, en bevindt zich op een afstand van 32 miljoen lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Vissen.

Deze Hubble-opname van Jupiter werd in mei 2008 gemaakt en toont een nieuwe rode vlek (uiterst links) in de door kolkende wervelingen geteisterde atmosfeer van de planeet. De nieuwe vlek (de ‘Rode Vlek Jr.’) verscheen in het voorjaar van 2006 en was aanzienlijk kleiner dan zijn oudere soortgenoten, de Grote Rode Vlek (midden rechts) en de Kleine Rode Vlek of ‘Ovaal BA’. Uit de nauwkeurige bestudering van dit soort opnamen in zichtbaar licht en andere opnamen in nabij-infrarood blijkt dat deze stormen hoog boven het wolkendek van Jupiter uitrijzen.

Ter gelegenheid van de negende verjaardag van zijn lancering in 1999 nam de ruimtetelescoop Hubble deze spectaculaire foto, waarop is te zien hoe de schaduw van Io, een van de manen van Jupiter, over de turbulente atmosfeer van de gasreus glijdt. Io is ongeveer zo groot als onze maan en het meest vulkanische hemellichaam van het zonnestelsel. De maan draait op een hoogte van een half miljoen kilometer in een omloopbaan rond Jupiter.

Dit portret uit 1995 van de Kattenoognevel in het sterrenbeeld Draco de Draak wordt beschouwd als een van de meest indrukwekkende opnames die door de ruimtetelescoop Hubble zijn gemaakt. Het object, officieel NGC 6543 genoemd, is een klassieke planetaire nevel die gloeit door de emissie van hoogenergetische straling van de ster in het centrum van de gaswolk. De opname in valse kleuren toont complexe, belvormige gaswolken en verwrongen slierten binnen het uitdijende omhulsel van gas dat door een stervende ster is uitgestoten. De nevel heeft een doorsnede van 0,2 lichtjaar en bevindt zich op een afstand van drieduizend lichtjaar van de aarde.

Arp 273, twee sterrenstelsels die elkaar door hun zwaartekracht verstoren, doen eerder denken aan een sierlijke bloem op een stengel. Het stelsel bevindt zich op een afstand van driehonderd miljoen lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Andromeda. Ondanks zijn serene verschijning wordt het grotere spiraalvormige sterrenstelsel aan de bovenzijde van deze Hubble-opname uit 2011 uit elkaar getrokken door de zwaartekracht van zijn kleinere metgezel. Beide sterrenstelsels zijn onderling verbonden door een langgerekte brug van sterren met een lengte van duizenden lichtjaren.

Dit fantastische object doet denken aan een grillige en door mistflarden omgeven rotspiek, die niet zou misstaan in een landschap uit Tolkiens In de ban van de ring. In werkelijkheid toont deze opname van de NASA-ruimtetelescoop Hubble een nóg spectaculairder, chaotische wereld. Aan de bovenzijde van deze zuil van gas en stof met een lengte van drie lichtjaar wordt materie weggeblazen door de felle straling van naburige sterren. De stofzuil wordt ook van binnenuit uitgehold, door jonge sterren die straalstromen (jets) van gas uitstoten. Te zien is hoe de jets uit de oprijzende pieken wegschieten. Deze turbulente kosmische omgeving ligt binnen een actieve stellaire ‘kraamkamer’ die de Carinanevel wordt genoemd en zich op 7500 lichtjaar van de aarde in het zuidelijke sterrenbeeld Carina bevindt. De opname werd gemaakt ter gelegenheid van de twintigste verjaardag van de lancering en ingebruikname van de Hubble.

In 2004 richtte de Hubble zijn telescoop opnieuw op de reusachtige belvormige gaswolk van de Kattenoognevel. Daarbij werden minstens elf tot dan toe onbekende concentrische ringen en knopen van gloeiend gas vastgelegd, die door een stervende zonachtige ster zijn uitgestoten. Uit de nieuwe opname in hoge resolutie bleek dat de omhulsels van stellaire materie met tussenpozen van 1500 jaar waren afgeworpen, waardoor een kosmische structuur ontstond die doet denken aan de schillen van een ui.

Deze rode ster en zijn omhulsel van stofwolken bevinden zich op een afstand van 20.000 lichtjaar van de aarde aan de rand van de Melkweg en werden in 2001 en opnieuw in 2005 (hier getoond) door de Hubble in het vizier genomen. De opnamen onthulden spectaculaire verschillen in de verlichting van de omringende gaswolken. V838 Monocerotis is een rode superreus die in de loop der tijd meerdere raadselachtige uitbarstingen van licht heeft ondergaan. De uitdijende lichtstraling doet opeenvolgende wolken van gas en stof rond de ster gloeien, een fenomeen dat ‘lichtecho’ wordt genoemd. Het verschijnsel werd voor het eerst door de Hubble vastgelegd en kan getuigen van een tot dan toe onbekende en instabiele fase in de ontwikkeling van oudere sterren die vele malen zwaarder zijn dan onze zon.

In deze Hubble-opname uit 2007 lijkt de grootste maan van Jupiter, Ganymedes, verstoppertje te spelen kort voordat hij achter de reuzenplaneet zal schuiven. Opnamen als deze geven astronomen meer inzicht in de bovenste atmosfeer van Jupiter. Het zonlicht dat van het oppervlak van de verdwijnende maan weerkaatst, schijnt door het bovenste wolkendek en de ijle atmosferische nevel van de gasreus voordat het de instrumenten aan boord van de Hubble bereikt en bevat daardoor een vingerafdruk van gassen in de atmosfeer van Jupiter.

In deze beroemde Hubble-foto uit 2002 lijkt een monster uit een rode zee te verrijzen, maar het gaat om de Conusnevel, een uitgestrekte regio met veel stervorming die zich op een afstand van 2500 lichtjaar van de aarde bevindt. Hoewel de doorsnede van de hele nevel zeven lichtjaar bedraagt, richt deze opname zich op de tweeënhalf lichtjaar lange, kegelvormige zuil van gas die de nevel domineert. Intense ultraviolette straling van pasgeboren sterren veroorzaakt de spookachtige rode gloed die de Conus omringt.

In 2000 legde de Hubble deze zeldzame ‘samenkomst’ van twee sterrenstelsels vast. De reële afstand tussen de twee spiraalvormige sterrenstelsels, die tezamen als NGC 3314 worden aangeduid, bedraagt 130 miljoen lichtjaar, maar aan de nachthemel lijken ze vlak achter elkaar te liggen, wat astronomen de kans biedt donkere banen van stof binnen het voorste stelsel te bestuderen, die fraai afsteken tegen het licht van het verre sterrenstelsel op de achtergrond.

Deze opname van de Eskimonevel, die doet denken aan een hoofd in een parka met bontkraag, is een van de beroemdste foto’s die de Hubble heeft gemaakt. De kleurrijke gaswolk bevindt zich op een afstand van vijfduizend lichtjaar van de aarde en bestaat uit de resten van een zonachtige ster die 10.000 jaar geleden explodeerde. De buitenregio’s van deze planetaire nevel vertonen een stralenpatroon van oranjekleurige gasslierten, die zich over een afstand van ruim één lichtjaar uitstrekken. Astronomen weten nog niet precies hoe ze zijn ontstaan.

Hoog boven de vertroebelende atmosfeer van de aarde heeft de ruimtetelescoop Hubble enkele van de scherpste opnamen van de naburige planeet Mars weten te maken. Dit portret werd in 1999 door de telescoop gemaakt toen de Rode Planeet dichtbij de aarde stond. Op de foto zijn landschapskenmerken van minder dan twintig kilometer doorsnede op het oppervlak van Mars te herkennen. Tot de opvallende kenmerken die in deze opname zijn te zien, behoren de ijskap van de noordpool, met links daarvan een reusachtige storm met wolken van waterijs. Vlak daaronder ligt een donkere regio met zandduinen die bestaan uit verpulverd vulkanisch gesteente.

In deze onlangs vrijgegeven Hubble-foto van een stellaire kraamkamer genaamd Sh2-106 lijkt een kosmische engel zijn doorschijnende vleugels te spreiden. De wolk van stof en gas wordt gevormd door de jonge ster S106 IR, die aan de vooravond van zijn ‘volwassenheid’ rebelleert tegen de gaswolk waarin hij woont. De ster stoot deeltjes met hoge snelheid uit, waardoor ‘vleugels’ van heet en turbulent waterstofgas zijn ontstaan.

Als een spookachtige gasbel in de ruimte getuigt SNR 0509-67.5 van de laatste stuiptrekkingen van een reuzenster die vierhonderd jaar geleden in een kolossale explosie aan zijn einde kwam. In 2012 fotografeerde de Hubble de schokgolf van de supernova, die een doorsnede van 23 lichtjaar heeft en met een snelheid van zeventien miljoen kilometer per uur uitdijt. Het supernova-restant bevindt zich in de Grote Magelhaense Wolk, een satellietsterrenstelsel van de Melkweg dat zich op een afstand van 170.000 lichtjaar van de aarde bevindt.

Ook na ruim tweehonderd jaar van observaties met telescopen blijft Neptunus in raadselen gehuld. Op een afstand van bijna drie miljard kilometer van de blauwgroene ijsreus wist het scherpe oog van de Hubble details van Neptunus’ bovenste atmosfeer te onderscheiden. In deze foto uit 2005 wordt de planeet omringd door een hofhouding van maantjes. Ook zijn in het noordpoolgebied hoge wolken te zien, die bestaan uit kristallen van methaanijs.

Op een afstand van 46 miljoen lichtjaar moet volgens astronomen ergens in het noordelijke sterrenbeeld Grote Beer een sterrenstelsel liggen verscholen dat als twee druppels water op de Melkweg lijkt. In 2010 nam de Hubble deze foto van het spiraalvormige stelsel NGC 2841, waarin weidse spiraalarmen met opvallende banen van stofwolken en stellaire kraamkamers zijn te zien.

Dit oogvormige object wordt geflankeerd door een paar bloedrode ‘vleugels’ die horizontaal in het beeldvlak liggen. Het vaalgroene ‘oogwit’ is waarschijnlijk een omhulsel van gas dat ooit de helft van een geëxplodeerde ster heeft uitgemaakt. Vanuit het hete restant van de ster (in het centrum van de groene ovaal) worden deeltjes met hoge snelheid weggeblazen, waarbij ze op oudere gaswolken stuiten. Een interne bel van heet gas duwt het oudere materiaal in een gloeiende schokgolf voor zich uit. (De ster is een van de felste die ooit in een planetaire nevel is aangetroffen.) NGC 6826 bevindt zich op een afstand van 2200 lichtjaar van de aarde, in het sterrenbeeld Cygnus de Zwaan.

Het portret dat de Hubble van de Krabnevel maakte, wordt gezien als de meest gedetailleerde opname van de beroemde nevel ooit. Op de foto zijn verspreid over het hele supernova-restant talloze nevelachtige en vertakte slierten van waterstofgas te zien. Het stralend blauwe centrum van de nevel is het schijnsel dat door de naakte kern van de dode ster in het centrum van de Krabnevel wordt uitgezonden. Astronomen uit het oude China waren in 1054 getuige van de supernova waarbij deze nevel ontstond; in de bronnen wordt gesproken van een heldere ‘nieuwe ster’ die twee weken lang aan de nachthemel straalde.

In 2002 maakte de Hubble deze opname van iets wat aan vuurwerk op Independence Day doet denken. In werkelijkheid gaat het om het restant van een kolossale stellaire explosie die op een afstand van 10.000 lichtjaar van de aarde in de ruimte uitdijt. Met zijn paarse, groene en gele gasslierten wordt Cassiopeia A beschouwd als het jongste supernova-restant in de hele Melkweg.

De spookachtige leegte in het centrum van deze Hubble-opname is inderdaad een gapend gat in een dichte wolk van gas en stof op een afstand van 1500 lichtjaar van de aarde, in het wintersterrenbeeld Orion. Als een straatlantaarn in de mist heeft de reflectienevel NGC 199 zijn lichtkracht uitsluitend te danken aan de hete, jonge ster links van het donkere gat.

Met zijn weidse spiraalarmen wordt dit sterrenstelsel, dat zich op een afstand van honderd miljoen lichtjaar van de aarde bevindt, beheerst door jonge blauwe sterren en een centrum dat bestaat uit een populatie oudere gele sterren. In 2006 legde de ruimtetelescoop Hubble het object in deze spectaculaire opname vast. De doorsnede van NGC 1309 is slechts 30.000 lichtjaar, ongeveer een derde van de omvang van onze Melkweg. Op de achtergrond zijn nog tientallen andere, verder weg gelegen sterrenstelsels te zien.

Astronomen denken dat deze Hubble-opname laat zien wat onze Melkweg en het buurstelsel Andromeda over miljarden jaren te wachten staat, want beide sterrenstelsels (die zich op een afstand van driehonderd miljoen lichtjaar van de aarde bevinden) botsen op elkaar. Dit dubbelobject met de officiële aanduiding NGC 4676 wordt vanwege zijn lange, ratachtige staarten van sterren en stof ook wel ‘de Muizen’ genoemd. Aan de hand van modellen op supercomputers hebben astronomen kunnen aantonen dat beide stelsels over ongeveer vierhonderd miljoen jaar zullen fuseren tot één groot sterrenstelsel.

Door de lens van telescopen op aarde doet deze planetaire nevel zich voor als een rechthoekig object, vandaar zijn naam, de ‘Rode Rechthoek’. Maar dankzij opnamen van de ruimtetelescoop Hubble werd duidelijk dat de nevel beter de ‘Rode X’ genoemd kan worden. De unieke vorm van het object is te danken aan gas- en stofwolken die in kegelvormige uitbarstingen door de stervende ster in het centrum zijn uitgestoten. De ster begon 14.000 jaar geleden met het afwerpen van zijn buitenste lagen, zal geleidelijk aan steeds kleiner en heter worden en uiteindelijk grote hoeveelheden ultraviolet licht uitzenden.

Samen met enkele van zijn manen poseert de planeet Saturnus voor de ruimtetelescoop Hubble. Dit portret werd in 2009 gemaakt, toen de gasreus op een afstand van ruim 1,2 miljard kilometer van de aarde stond. Desondanks zijn details van driehonderd kilometer in doorsnede te onderscheiden. De grote oranje schijf is de maan Titan, die groter is dan de planeet Mercurius. Dichterbij de ringen is een stoet van drie kleinere manen te zien: van links naar rechts Enceladus en Dione (met inbegrip van hun donkere schaduwen op het wolkendek van Saturnus) en Mimas, rechts van de planeet.

Deze opname toont het ongebruikelijke kosmische fenomeen van een ‘lichtecho’. Het licht van een ster die bijna vijf jaar geleden explodeerde, dijt uit in de ruimte en beschijnt daarbij kolossale stofwolken die de ster omhullen. Het licht ‘galmt’ als een echo door de stofwolken heen en bereikt daarna de aarde.

In deze opname van de ruimtetelescoop Hubble hangt de sterrenhoop Prismis 24 boven de gigantische emissienevel NGC 6357, die zich op een afstand van achtduizend lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Schorpioen bevindt. Ziedende sterren van honderden zonsmassa’s liggen verborgen in de planetaire nevel en verhitten de gaswolken die de sterrenhoop omringen. Door hun straling creëren ze de spelonkvormige leegte die aan de onderzijde van de foto is te herkennen.

Twee astronauten werken in maart 2002 in het laadruim van de spaceshuttle Columbia aan het installeren van upgrades voor de ruimtetelescoop Hubble. Dit was de vierde onderhoudsmissie naar de Hubble sinds zijn lancering in 1990. Een bemanning van zeven astronauten maakte vijf ruimtewandelingen en installeerde daarbij een geavanceerde camera, nieuwe zonnepanelen, nieuwe stuurmechanismen en een efficiënter energiesysteem voor de ruimtetelescoop.

Met de aarde op de achtergrond zweeft de Hubble-telescoop na een succesvolle onderhoudsmissie op eerste kerstdag 1999 opnieuw de ruimte in. Zeven astronauten aan boord van de spaceshuttle Discovery maakten in zes dagen tijd drie ruimtewandelingen om versleten en verouderde onderdelen van de ruimtetelescoop, waaronder haperende gyroscopen, te vervangen en meerdere upgrades uit te voeren. De astronauten hadden een duidelijke deadline voor hun terugkeer: ze moesten vóór de jaarwisseling hun werk hebben voltooid en op aarde zijn geland om eventuele millenniumbugs te voorkomen. Ze keerden op 27 december veilig naar de aarde terug.

Tijdens een onderhoudsmissie in februari 1997 weerkaatst zonlicht van de Hubble terwijl de ruimtetelescoop boven het laadruim van de spaceshuttle Discovery hangt. Tijdens deze missie installeerden astronauten de nieuwe ‘Near-Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer’ (NICMOS), waarin technologie werd gebruikt die nog niet beschikbaar was toen de Hubble in 1990 werd gelanceerd. Met deze camera kon de Hubble enkele van de verbluffende details van verre sterrenstelsels en planetaire nevels vastleggen.

Tijdens de eerste onderhoudsmissie voor het vernieuwen van instrumenten van de ruimtetelescoop, in december 1993, torent de 13,20 meter lange Hubble hoog boven het laadruim van de spaceshuttle Endeavour uit. Het belangrijkste doel van deze missie was om de beruchte bijziendheid van de telescoop te verhelpen. Door een incorrect geslepen primaire spiegel kon de telescoop niet al het licht van een doelwit tot één scherp punt focussen, zodat rond de opnamen een wazig aura was te zien. De astronauten installeerden twee apparaten die als een soort ‘bril’ voor de Hubble fungeerden, waarna de ruimtetelescoop met zijn ongekend scherpe blik het ene na het andere opmerkelijke kosmische wonder ontdekte.

Tijdens een onderhoudsmissie in maart 2002 zweven de spaceshuttle Columbia en de ruimtetelescoop Hubble op een hoogte van 579 kilometer boven de aarde. Astronauten installeerden tijdens deze missie een nieuw koelsysteem voor Hubble’s ‘Near-Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer’ (NICMOS), die sinds 1999 buiten gebruik was. Het vaste koelelement van stikstofijs waarmee het apparaat sinds 1997 was gekoeld, was vroeger dan gepland opgebruikt.

Tijdens de eerste onderhoudsmissie voor de Hubble, in december 1993, installeerden astronauten nieuwe zonnepanelen (links), die bedoeld waren om de thermale ‘rillingen’ te voorkomen die de ruimtetelescoop tijdens de overgang van de kille duisternis naar het warme daglicht ondervond.

Tijdens het uitvouwen van nieuwe zonnepanelen voor de ruimtetelescoop Hubble zweeft astronaut Story Musgrave door het laadruim van de spaceshuttle Endeavour (midden). Musgrave nam gedurende de missie van 1993 (de eerste onderhoudsmissie naar de Hubble) deel aan de laatste van vijf ruimtewandelingen. Linksonder is de arm van astronaut Jeffrey Hoffman zichtbaar.

Met de imposante Hubble op de achtergrond bereidt astronaut Steve Smith zich in 1997 tijdens de tweede onderhoudsmissie voor de ruimtetelescoop voor om een speciaal vervaardigde ratel te installeren. Tijdens de tien dagen durende missie maakten de astronauten gedurende vier dagen ruimtewandelingen, waarbij ze nieuwe instrumenten installeerden en reparaties uitvoerden.

Na een onderhoudsmissie in 2002 kan de ruimtetelescoop Hubble bogen op nieuwe zonnepanelen aan de buitenkant en nieuwe instrumenten in zijn interieur.