VU Magazine 1985 - pagina 508

onze zon vergelijkbare sterren, zijn we inmiddels wel gewend. We gaven dat licht, afkomstig van dit stelsel zelfs een knus-huiselijke naam: de Melkweg. Anders werd het bij de ontdekking dat ons zonnestelsel zelf deel uitmaakte van datzelfde 'melkwegstelsel'. Want daar ging ons zelfbewustzijn! Zelfs geen speciale plaats in dat sterrenstelsel bleek ons beschoren: het zonnestelsel waarvan de aarde deel uitmaakt bevindt zich zo'n beetje aan de buitenkant van dit stelsel, 30.000 lichtjaren verwijderd van het centrum daarvan. En ook daar bleef het niet bij. Het melkwegstelsel dat al gauw 'ons sterrenstelsel' werd genoemd, bleek al evenmin uniek. Andere, soortgelijke stelsels werden ontdekt, de ook met het blote oog nog juist zichtbare 'Andromeda-nevel' bij voorbeeld. En al die sterrenstelsels bleken weer groepen te vormen, stelsels van sterrenstelsels dus. Ongrijpbaar werd het ook toen men de snelheid ging berekenen waarmee al deze stelsels zich voort (en uiteen) spoeden. Nog afgezien van de snelheid waarmee onze aarde om de zon cirkelt, beweegt 'ons zonnestelsel' zich binnen de grenzen van het melkwegstelsel, door de ruimte met een angstaanjagende 250 kilometers per seconde. En dat is om en nabij dezelfde vaart als waarmee het gehele melkwegstelsel, vol sterren en zonnestelsels, stof, gas en gruis, zich door het heelal beweegt. Met die laatste beweging zijn we dan weer terug bij het 'Standaardmodel', de theorie die er van uitgaat dat, na de oerexplosie, de 'stukken en brokken' nog altijd uiteenvliegen in een uitdijend heelal. Een mooi verhaal. Maar de met een gezonde scepsis behepte, moderne mens laat zich niet gemakkelijk meer iets op de mouw spelden. Men zal bewijzen voor een dergelijke theorie moeten aandragen, om niet beticht te worden van 'gezwam in de ruimte'. Misschien zijn het geen bewijzen in strikt natuurwetenschappelijke zin, maar er is een tweetal aanwijzingen dat deze theorie de tot nu toe beste kaarten heeft. Dat één van die aanwijzingen ook nog in verband kan worden gebracht met zoiets triviaals als duivenpoep, plaatst deze complexe materie wellicht toch nog in een enigszins aards licht.

achtergrondstraling of ultrakorte-golfsignaal dat gelijkmatig, uit alle hoeken van de ruimte, door hun telescoop werd opgevangen. Een dergelijke straling, als door Penzias en Wilson opgevangen, kan in principe worden omgerekend in een bepaalde temperatuur. De achtergrondstraling bleek gelijk aan een temperatuur van drie graden 'Keivin'. En dat zou dan de temperatuur van het universum in een veel vroeger stadium zijn, afgekoeld onder invloed van de uitdijing van het heelal. Een vertraagd effect dus, als gevolg van het feit dat ook deze straling niet sneller reist dan het licht. De gevonden 'historische temperatuur' van het heelal sloot bovendien prachtig aan bij theoretische benaderingen daarvan, die enkele Amerikaanse en een Russische astronoom in '48, respectievelijk '64 ook al becijferden. Penzias en Wilson bleken een voor de kosmologie uiterst belangrijke ontdekking te hebben gedaan, die uitstekend past in een 'oerknaltheorie'. Een andere ontdekking, die een voorhistorische 'big bang' eveneens aannemelijk maakte, was echter voordien al gedaan. ie de nachtelijke sterrenhemel bestudeert moet wel beseffen dat de verre sterrennevels, die overigens alleen met geavanceerde apparatuur zijn waar te nemen, alleen maar kunnen worden gezien in een toestand zoals deze miljarden jaren geleden was. In die toestand zal in de tussenliggende tijd ongetwijfeld verandering zijn gekomen. Niet in de laatste plaats geldt dit de afstand tussen een dergelijke sterrennevel en de aarde. Uitgaande van de 'oerknal-theorie' en het bijbehorende, uitdijende heelal, waarin de talloze melkwegstelsel zich met grote snelheden van elkaar verwijderen, betekent dit, dat de waargenomen nevel in werkelijkheid inmiddels veel verder van ons af zal staan, dan onze waarneming doet voorkomen. Daarbij doet zich een opmerkelijk verschijnsel voor. Een lichtbron — zoals een sterrennevel in feite ook is — die zich met hoge snelheid van een waarnemer verwijdert, zal een verandering in kleur veroorzaken; een verschijnsel dat samenhangt met een verschuiving in het spectrum. Door de snel groter wordende afstand, worden de 'golflengten' van het licht langer, met als gevolg een kleurverschuiving naar

W

T

oen, in 1964, Arno A. Penzias en Robert W. Wilson met hun, op een heuvel in de Amerikaanse staat New Yersey opgestelde radiotelescoop een wel zeer uitzondelijk signaal ontvingen, dachten de twee radio-astronomen allereerst aan duivenpoep. Zij konden althans het diffuse, ultrakorte-golfsignaal niet thuisbrengen en herinnerden zich het duivenpaar dat enige tijd tevoren in de 'hoorn' van hun telescoop had genesteld en de binnenzijde daarvan met een dikke witte laag had besmeurd. Het was niet ondenkbaar dat die laag uitwerpselen bij een bepaalde temperatuur een soort constante 'storing' zou kunnen veroorzaken. Maar ook na zorgvuldig krab- en poetswerk bleef hetzelfde signaal waarneembaar, dat bovendien ongevoelig bleek voor de richting waarin men de telescoop stuurde. Waar kwam dit signaal dan vandaan? — beter gezegd: waardoor werd het veroorzaakt? Eerder al had een jonge, Amerikaanse natuurkundige een theorie ontwikkeld die wonderwel aansloot bij deze geheimzinnige straling uit het heelal. Als, zo redeneerde deze P. J. E. Peebles, het heelal uit een oerknal was ontstaan, dan zou het directe effect daarvan nog op een of andere wijze traceerbaar moeten zijn. Bij voorbeeld in de vorm van straling. Nu is 'straling' een erg breed begrip: het omvat zowel 'zichtbaar licht', infra-rood en ultra-violet licht, als radiogolven, röntgenstraling en gammastralen. De nawerking van de oerknal die Peebles bedoelde, was echter nimmer waargenomen,... tót Penzias en Wilson het niet thuis te brengen signaal opvingen. Hun vondst stemde vrijwel volledig overeen met de voordien door Peebles geformuleerde theorie: een

420

Schematische voorstelling van mogelijke ontwikkelingen van het uitdijende heelal. Afhankelijk van de verhouding tussen de snelheid waarmee (groepen van) melkwegstelsels uiteen vliegen, en de remmende onderlinge zwaartekracht, zijn er in principe drie mogelijkheden voor de toekomst van het universum: een periode van uitdijen zal overgaan in een fase van inkrimping waarop mogelijk een nieuwe oerknal kan volgen (1); het uitdijen van het heelal kan op een gegeven moment ook zodanig afgeremd worden dat een stabiele toestand ontstaat (2); of het heelal zal zich altijd blijven uitbreiden (3). Bron: Joachim Herrmann: Astronomie, Actuele basiskennis VU-MAGAZINE ~ DECEMBER '85

het tijdstipvan de oerknal kunnen berekenen. Die leeftijd van het heelal wordt thans becijferd op minder dan twintig, waarschijnlijk circa vijftien miljard jaar. In dat licht is onze aardbol, waarvan de leeftijd nu wordt geschat op 4,6 miljard jaar, een 'nakomertje'. Dat maakt het extra interessant te weten hoe diezelfde aarde, maar ook de andere planeten en de sterren na de oerknal zijn ontstaan. nvoorstelbaar hoge temperaturen komen ter sprake wanneer Weinberg in zijn boek het heelal, kort na de oerknal, aan de orde stelt. Kosmologen gaan er van uit, dat er een periode is geweest waarin het toen nog zeer 'compacte' universum een zodanig hoge temperatuur heeft gehad dat daarin van sterren of stelsels van sterren geen sprake kan zijn geweest. Sterker nog: in deze periode, die tot zo'n 700.000 jaar na de oerknal geduurd zou hebben, was het heelal en alle materie daarin, zó heet dat er zelfs van atomen geen sprake kon zijn. De samenstellende 'onderdelen' daarvan, de nucleïden en electronen bevonden zich nog los in wat kosmologen oneerbiedig als 'oersoep' betitelen: een ongedifferentieerde massa, zo heet en dik, dat alle kosmische materie daarin slechts als losse bouwstenen kon voorkomen. De 'achtergrondstraling' van Penzias en Wilson stamt waarschijnlijk uit deze 'oersoepperiode', en zou veroorzaakt worden door losse electronen die toen nog niet aan atomen waren gebonden. De radio-astronomen Wilson (links) en PenDankzij het feit dat het heelal begon uit te dijen daalde de zias voor hun hoorntemperatuur geleidelijk aan. En pas langzaam konden deze antenne: duivenpoep bouwstenen atomen gaan vormen, allereerst voor waterde rode kant van het spectrum. Voor de volledigheid: bij stof, de meest 'simpele' combinatie waaruit ook het huidige een lichtbron die zich naar de waarnemer toe beweegt, wor- heelal nog voor driekwart bestaat. Verdere afkoeling verden die golflengtes steeds korter, hetgeen een verschuiving oorzaakte een klontering van materie, waaruit uiteindelijk ook sterren, zonnestelsels met hun planeten, en melkwegnaar blauw oplevert. Hoe dit ook zij, astronomen zien hun theorie, van een zich stelsels zich vormden. voortdurend uitbreidend heelal, bevestigd in het feit dat Bij dit klonteren speelde de zwaartekracht weer een grote rol: de ontstane brokken kosmische materie werden naar vrijwel alle waargenomen melkwegstelsels een dergelijke elkaar toegetrokken en vormden — hoe groter het brokstuk verschuiving naar de rode kant vertonen. Blauwverschuides te sterker de zwaartekracht die het uitoefent — sterrenvingen treden nauwelijks op. (Enkele relatief dichtbij gelestelsels. In aanvang zullen dergelijke stelsels bolvormige gen melkwegstelsels vertonen een blauwverschuiving en gaswolken zijn geweest die zich samentrokken en waarin zouden derhalve op ons af moeten komen. Men neemt aan zich bolvormige sterrenhopen gingen vormen. Als gevolg dat dit het gevolg is van de baan die ons gehele zonnestelsel om het centrum van ons melkwegstelsel beschrijft. Door de- van de snelle rotatie werden deze stelsels vervolgens platgedrukt tot een relatief dunne schijf en ontstonden ook de spize 'zwiep' wordt het uiteenvliegen van ons melkwegstelsel raalarmen die ons en vele andere melkwegstelsels vertoen nabij gelegen stelsels, als de Magelhaanse Wolk en de nen. Andromedanevel, als het ware gecompenseerd.) Ook nu ontstaan er overigens nog voortdurend nieuwe sterDe intelligente lezer zou zich op dit moment kunnen afvraren waar de gasvormige materie, die op verschillende plekgen of dit dan toch geen 'speciale positie' van onze aarde, of ken in het heelal waarneembaar is in de vorm van lichtende op z'n minst van ons melkwegstelsel betekent. Zou het imnevels, zich samentrekt. De temperatuur binnen deze vermers niet voor de hand liggen te veronderstellen dat, waar, dichtingen neemt dan steeds toe, tot een bepaalde 'ontop enkele dichterbij gelegen stelsels na, alle andere stelsels stekingswaarde' wordt bereikt en kernreacties gaan plaatsin liet heelal zich van 'ons' wegspoeden, 'wij' dan misschien vinden. De ster is een feit wanneer de twee tegengestelde toch wel het centrum van het universum zouden kunnen krachten — de naar binnen gerichte zwaartekracht en de vormen. Helaas, ook die illusie sneuvelt in de moderne kosnaar buiten gerichte gas- of stralingsdruk in evenwicht komologie. Welk melkwegstelsel men in de kosmos ook als men; een stabiliteit die de ster een zekere duurzaamheid standpunt zou willen kiezen, overal zal diezelfde roodvergeeft. schuiving in alle richtingen worden waargenomen, omdat vrijwel ieder melkwegstelsel zich van elk ander stelsel ver- Onze eigen zon is een dergelijke ster met een, per definitie, voorspelbare, begrensde levensduur. Over, naar schatting, wijdert. Een ander opmerkelijk verschijnsel is dat, hoe verder een vijf miljard jaar zullen de buitenste lagen van de zon zich dergelijk stelsel van de waarnemer afstaat, des te groter de onder invloed van de inwendige gasdruk gaan uitzetten. snelheid lijkt, waarmee stelsel en waarnemer zich uit- Onze zon zal dan een nieuwe levensfase tegemoet gaan als 'rode reuzenster', een lot dat ook andere, soortgelijke stereenspoeden. De conclusie uit de roodverschuiving en de mede daarop ren ondergaan. Dit zal het onherroepelijke einde betekenen gebaseerde constatering dat de melkwegstelsels uiteenvlie- van de meest nabijgelegen planeten in ons zonnestelsel: gen, is in wezen heel simpel. In het verleden zullen deze Mercurius, Venus en waarschijnlijk ook de aarde zullen dan stelsels zich dichter opeen hebben bevonden dan nu het ge- door de zon worden verzwolgen. val is. Met behulp van de geschatte snelheid waarmee de Afgelopen is het pas echt met de zon als de kernbrandstof in onderlinge verwijdering plaatsvindt en rekeninghoudend het binnenste is uitgeput. Omdat dan geen energie meer met een zeker snelheidsverlies onder invloed van de zwaar- wordt geleverd krijgt de zwaartekracht de overhand, waartekracht die deze stelsels desondanks op elkaar uitoefenen, door de ster steeds verder zal inkrimpen en afkoelen om ten zou men, terugredenerend, de ouderdom van het heelal en slotte als een 'witte dwergster' te eindigen.

O

VU-MAGAZINE — DECEMBER '85

421

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.

Terug naar resultaten Printen