Het was een spannende week met de publicatie van adembenemende foto's van ons universum door de James Webb Space Telescope (JWST). Afbeeldingen zoals die hieronder geven ons de kans om vage verre sterrenstelsels te zien zoals ze er meer dan 13 miljard jaar geleden uitzagen.

Het is het perfecte moment om een ​​stap terug te doen en ons eersteklas ticket naar de diepten van het universum te waarderen en hoe deze beelden ons in staat stellen terug te kijken in de tijd.

Deze afbeeldingen brengen ook interessante punten naar voren over hoe de uitdijing van het heelal meespeelt in de manier waarop we afstanden berekenen op een kosmologische schaal.

Modern tijdreizen

Terugkijken in de tijd klinkt misschien als een vreemd concept, maar het is wat ruimteonderzoekers elke dag doen.

Ons universum is gebonden aan de regels van de natuurkunde, met als een van de bekendste "regels" de snelheid van het licht. En als we het hebben over 'licht', bedoelen we eigenlijk alle golflengten in het elektromagnetische spectrum, die met een snelheid van ongeveer 300.000 kilometer per seconde reizen.

Licht reist zo snel dat het in ons dagelijks leven ogenblikkelijk lijkt te zijn. Zelfs met deze halsbrekende snelheden duurt het nog even om ergens in de kosmos te reizen.

Als je naar de maan kijkt, zie je hem eigenlijk zoals hij 1,3 seconden geleden was. Het is slechts een klein kijkje terug in de tijd, maar het is nog steeds het verleden. Hetzelfde geldt voor zonlicht, behalve dat de fotonen (lichtdeeltjes) die door het oppervlak van de zon worden uitgezonden iets meer dan acht minuten reizen voordat ze uiteindelijk de aarde bereiken.

Ons sterrenstelsel, de Melkweg, meet meer dan 100.000 lichtjaar. En de prachtige pasgeboren sterren die in de afbeelding van de Carinanevel van JWST te zien zijn, bevinden zich op een afstand van 7.500 lichtjaar. Met andere woorden, deze nevel, zoals afgebeeld, stamt uit een tijd die ongeveer 2000 jaar eerder is dan toen men denkt dat het allereerste schrift is uitgevonden in het oude Mesopotamië.

Elke keer dat we wegkijken van de aarde, kijken we terug in de tijd naar hoe de dingen ooit waren. Dit is een superkracht voor astronomen omdat we licht, zoals dat door de tijd heen is waargenomen, kunnen gebruiken om het mysterie van ons universum samen te puzzelen.

Wat maakt JWST spectaculair

Telescopen in de ruimte laten ons bepaalde lichtbereiken zien die niet door de dichte atmosfeer van de aarde kunnen. De Hubble-ruimtetelescoop is ontworpen en geoptimaliseerd om zowel ultraviolet (UV) als zichtbare delen van het elektromagnetische spectrum te gebruiken.

De JWST is ontworpen om een ​​breed scala aan infraroodlicht te gebruiken. En dit is een belangrijke reden waarom de JWST verder terug in de tijd kan kijken dan Hubble.

Sterrenstelsels zenden een reeks golflengten uit in het elektromagnetische spectrum, van gammastraling tot radiogolven en alles daartussenin. Al deze geven ons belangrijke informatie over de verschillende fysica die in een melkwegstelsel voorkomt.

Als sterrenstelsels dicht bij ons zijn, is hun licht niet zo veel veranderd sinds ze zijn uitgezonden, en we kunnen een groot bereik van deze golflengten onderzoeken om te begrijpen wat er binnenin gebeurt.

Maar als sterrenstelsels extreem ver weg zijn, hebben we die luxe niet meer. Het licht van de verste sterrenstelsels, zoals we het nu zien, is door de uitdijing van het heelal uitgerekt tot langere en rodere golflengten.

Dit betekent dat een deel van het licht dat zichtbaar zou zijn geweest voor onze ogen toen het voor het eerst werd uitgezonden, sindsdien energie heeft verloren toen het universum uitdijde. Het bevindt zich nu in een heel ander gebied van het elektromagnetische spectrum. Dit is een fenomeen dat "kosmologische roodverschuiving" wordt genoemd.

En dit is waar de JWST echt uitblinkt. Dankzij het brede bereik van infrarode golflengten dat door JWST kan worden gedetecteerd, kan het sterrenstelsels zien die Hubble nooit heeft kunnen zien. Combineer deze mogelijkheid met de enorme spiegel van de JWST en uitstekende pixelresolutie, en je hebt de krachtigste tijdmachine in het bekende universum.

Lichte leeftijd is niet gelijk aan afstand

Met behulp van de JWST zullen we in staat zijn om extreem verre sterrenstelsels vast te leggen zoals ze zich slechts 100 miljoen jaar na de oerknal bevonden - die ongeveer 13,8 miljard jaar geleden plaatsvond.

We zullen dus licht van 13,7 miljard jaar geleden kunnen zien. Wat je hersenen echter gaat kwetsen, is dat die sterrenstelsels niet 13,7 miljard lichtjaar verwijderd zijn. De werkelijke afstand tot die sterrenstelsels zou tegenwoordig ~46 miljard lichtjaar zijn.

Deze discrepantie is allemaal te danken aan het uitdijende heelal, en maakt het werken op zeer grote schaal lastig.

Het universum dijt uit vanwege iets dat 'donkere energie' wordt genoemd. Men denkt dat het een universele constante is, die gelijkelijk werkt op alle gebieden van de ruimte-tijd (het weefsel van ons universum).

En hoe meer het heelal uitdijt, hoe groter het effect dat donkere energie heeft op zijn uitdijing. Dit is de reden waarom, hoewel het universum 13,8 miljard jaar oud is, het in werkelijkheid ongeveer 93 miljard lichtjaar in doorsnede is.

We kunnen het effect van donkere energie op galactische schaal (binnen de Melkweg) niet zien, maar we kunnen het over veel grotere kosmologische afstanden zien.

Leun achterover en geniet

We leven in een opmerkelijke tijd van technologie. Nog maar 100 jaar geleden wisten we niet dat er sterrenstelsels buiten de onze waren. Nu schatten we dat er biljoenen zijn, en we hebben keuze te over.

De JWST neemt ons de komende tijd wekelijks mee op reis door ruimte en tijd. U kunt op de hoogte blijven van het laatste nieuws wanneer NASA het publiceert. + Verder verkennen

NASA onthult de eerste kosmische doelen van de Webb-telescoop

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.