Hoeveel sterrenstelsels zijn er in het heelal? Het antwoord op deze vraag is erg moeilijk. Veel astronomen uit het verleden probeerden erachter te komen hoeveel sterrenstelsels er in het heelal zijn. Ze tellen lijkt een onmogelijke opgave. Als de rekening in de miljarden loopt, duurt het even voordat de rekening is opgeteld. Een ander probleem is het beperkte aantal van onze tools. Om het beste beeld te krijgen, moet de telescoop een grote opening hebben (de diameter van de primaire spiegel of lens) en boven de atmosfeer worden geplaatst om vervorming door de lucht van de aarde te voorkomen.
Hubble Field
Misschien is het meest resonerende voorbeeld van het bovenstaande feit het Hubble Extreme Deep Field - een beeld dat wordt verkregen door foto's te combineren die over een periode van tien jaar zijn genomen met de telescoop met dezelfde naam. Volgens NASA observeerde de telescoop 50 dagen lang een klein deel van de lucht. Als je je duim op armlengte houdt om de maan te bedekken, is het gebied van diepemarges zijn zo groot als de kop van een speld.
Door gedurende vele uren observatie zwak licht te verzamelen, heeft de Hubble-telescoop duizenden sterrenstelsels ontdekt, zowel dichtbij als ver weg, waardoor de opnamen die ermee zijn gemaakt het meest complete beeld van het universum zijn. Dus zelfs als er duizenden sterrenstelsels zijn op dit kleine plekje aan de hemel, stel je dan voor hoeveel meer er elders in het heelal te vinden zijn.
Expertbeoordelingen
Hoewel experts verschillen in hun beoordelingen, antwoorden op vragen als "Hoeveel sterrenstelsels zijn er in het universum?" kan worden uitgedrukt in astronomische getallen: van 100 tot 200 miljard. Wanneer de James Webb Space Telescope in 2020 wordt gelanceerd, zal NASA naar verwachting nog meer informatie onthullen over vroege sterrenstelsels in het universum.
Technologie doet echt wonderen. Voor zover moderne astronomen weten, is de Hubble-telescoop het beste hulpmiddel om te tellen en te schatten hoeveel sterrenstelsels er in het universum bekend zijn. De telescoop, gelanceerd in 1990, had aanvankelijk een vervorming op de hoofdspiegel, die werd gecorrigeerd tijdens een shuttlebezoek in 1993. Hubble onderging ook verschillende upgrades en missies tot zijn laatste missie in mei 2009. Is het heelal oneindig, hoeveel sterrenstelsels, hoeveel planeten zijn er in? Blijkbaar moeten we daar in de toekomst nog achter komen.
Ursa Major
In 1995 richtten astronomen een telescoop op wat een leeg gebied van Ursa Major leek te zijn en verzamelden tien dagen aan waarnemingen. BIJAls gevolg hiervan werden ongeveer 3000 zwakke sterrenstelsels gevonden in één frame, dat zwak werd, zoals de 30e magnitude. Ter vergelijking: de Poolster heeft ongeveer de tweede magnitude. Dit onderdeel van de afbeelding werd het Hubble-diepveld genoemd en was het verste dat ooit in het universum is gezien.
Toen de eerder genoemde Amerikaanse telescoop grondig werd geüpgraded, herhaalden de astronomen het experiment twee keer. In 2003 en 2004 ontdekten wetenschappers ongeveer 10.000 sterrenstelsels in een klein gebied in het sterrenbeeld Fornax.
In 2012, opnieuw met verbeterde instrumenten, gebruikten wetenschappers een telescoop om naar een deel van het ultradiepe veld te kijken. Zelfs in dit smallere gezichtsveld konden astronomen ongeveer 5.500 sterrenstelsels detecteren. De onderzoekers noemden het het "Extreme Deep Field".
Onzichtbare miljarden
Welke tool ook wordt gebruikt, de methode om te schatten hoeveel sterrenstelsels er in het heelal zijn, is min of meer hetzelfde. Je neemt een deel van de lucht genomen door een telescoop (in dit geval Hubble). Vervolgens kun je aan de hand van de verhouding van het stuk lucht tot het hele universum bepalen hoeveel sterrenstelsels er in het universum zijn.
Kosmologisch principe en de leeftijd van het heelal
Een voorbeeld van een kosmologisch principe in de studie van het heelal is de kosmische microgolfachtergrond, straling die overblijft uit de vroege stadia van het heelal na de oerknal.
Het meten van de uitdijing van het heelal door het observeren van sterrenstelsels die weg bewegenvan ons, laten zien dat het ongeveer 13,82 miljard jaar oud is. Naarmate het heelal ouder en groter wordt, zullen sterrenstelsels zich echter steeds verder van de aarde verwijderen. Hierdoor zijn ze moeilijker te zien.
Het universum dijt sneller uit dan de lichtsnelheid (wat niet in strijd is met de snelheidslimiet van Einstein, omdat de uitdijing te wijten is aan het universum zelf, niet aan de objecten die er doorheen reizen). Bovendien versnelt het heelal in zijn uitdijing.
Dit is waar het 'waarneembare universum' in het spel komt - het universum dat we kunnen zien. Volgens veel experts zal dit over 1-2 biljoen jaar betekenen dat er sterrenstelsels zullen zijn die zich buiten de ruimte bevinden die we vanaf de aarde kunnen zien.
Licht wisselen
We kunnen alleen licht zien van sterrenstelsels die genoeg tijd hebben gehad om bij ons te komen - dat wil zeggen, dicht genoeg bij de Melkweg komen. Dit betekent niet dat deze objecten alles zijn wat er in de ruimte is. Vandaar de definitie van "waarneembaar heelal".
De toekomst van de Melkweg
Galaxies veranderen ook in de loop van de tijd. De Melkweg ligt op ramkoers met het nabijgelegen Andromedastelsel en de twee zullen over ongeveer vier miljard jaar samensmelten. Later zullen andere sterrenstelsels in onze lokale groep uiteindelijk samensmelten. Astronomen geloven dat de bewoners van deze toekomstige sterrenstelsels een donkerder universum zullen waarnemen.
Als de eerstebeschaving, ze hadden geen bewijs van een universum met honderd miljard sterrenstelsels. Daarom zullen onze nakomelingen de uitdijing van het universum niet zien. Ze zullen waarschijnlijk niet eens beseffen dat de oerknal heeft plaatsgevonden.
Als wij, gewone mensen, willen weten hoeveel sterrenstelsels en planeten er in het heelal zijn, dan zijn astronomen meer geïnteresseerd in hoe de kosmos zelf is gevormd. Volgens NASA geven sterrenstelsels inzicht in hoe materie in het heelal is georganiseerd - althans op grote schaal. Wetenschappers zijn ook geïnteresseerd in deeltjestypes en kwantummechanica aan de kleine kant van de waargenomen spectra.
Vroege sterrenstelsels
Door enkele van de vroegste sterrenstelsels te bestuderen en ze te vergelijken met die van vandaag, kunnen we hun groei en ontwikkeling begrijpen. Met een geavanceerde telescoop genaamd Webb kunnen wetenschappers gegevens verzamelen over de soorten sterren die in de allereerste sterrenstelsels bestonden. Vervolgobservaties met behulp van spectroscopie van honderden of duizenden sterrenstelsels zullen onderzoekers helpen begrijpen hoe elementen zwaarder dan waterstof gevormd en geaccumuleerd zijn als sterclusters gevormd door de eeuwen heen. Deze studies zullen ook de details van hun fusie onthullen en licht werpen op vele andere processen.
Donkere materie
Wetenschappers zijn ook geïnteresseerd in de rol die donkere materie speelt bij het ontstaan van sterrenstelsels. Dit is een zeer curieuze vraag. Terwijl een deel van het heelal zichtbaar is in objecten zoals sterrenstelsels of sterren, is donkere materie dat welwat het grootste deel van de kosmos vormt, is helemaal onzichtbaar. Hoeveel sterrenstelsels zijn er in het heelal? Het aantal van deze objecten is niet helemaal bekend, maar het is zeker meer dan honderd miljard.
Conclusie
Als je door de sluier van sterren en het vlak van de Melkweg naar de nachtelijke hemel kijkt, kun je niet anders dan je klein voelen voor de grote afgrond van het universum die achter het firmament ligt. Hoewel ze bijna allemaal onzichtbaar zijn voor onze ogen, bevat het waarneembare heelal, dat tientallen miljarden lichtjaren in alle richtingen omspant, een fantastisch groot aantal sterrenstelsels.
Het aantal bekende sterrenhopen is toegenomen met de ontwikkeling van telescopische technologie - van duizenden tot miljoenen, van miljarden tot biljoenen. Als we de eenvoudigste analyse zouden doen met behulp van de beste technologie van vandaag, zouden we zeggen dat er 170 miljard sterrenstelsels in ons universum zijn. Maar we zullen nog meer van deze objecten ontdekken, omdat men al gelooft dat het er in werkelijkheid niet minder dan twee biljoen zijn.
Op een dag zullen we ze allemaal tellen. We zullen onze telescopen naar de lucht richten, elk foton dat door de sterren wordt uitgezonden verzamelen en elk kosmisch object detecteren, hoe zwak de gloed ook is.
Maar in de praktijk zal het niet werken. Onze telescopen zijn beperkt in omvang, wat op zijn beurt het aantal fotonen dat ze kunnen verzamelen beperkt. Er is een verband tussen hoe zwak een object je kunt zien en hoeveel van de lucht je kunt "bedekken" met een optisch instrument. Een deel van het universumverduisterd door de donkere materie erin. Hoe verder weg een object is, hoe zwakker het lijkt.
Dus we kunnen alleen naar het verlichte deel van het universum kijken, niet in donkere materie, sterren of sterrenstelsels. Wetenschappers hebben gegevens verzameld over honderden vage, verre ruimtevoorwerpen. Ze hopen nog steeds te ontdekken hoe verre werelden er echt uitzien. En wij slechts waarnemers hopen dat net zo veel als zij.
