Warmte in een koud heelal INZENDING RIJKSUNIVERSITEIT GRONINGEN Gigantisch uitgestrekt is het heelal. Maar sterrenkundigen hebben al een aardig beeld van het heelal en hoe het werkt. Nu die oerknal nog. Stefanie Vermeulen 19 januari 2008

HERSCHEL-TELESCOOP BEKIJKT MET INFRAROOD ONBEKEND GEBIED

Gigantisch uitgestrekt is het heelal. Maar sterrenkundigen hebben al een aardig beeld van het heelal en hoe het werkt. Nu die oerknal nog.

Stefanie Vermeulen

In de zomer van 2008 is het zover: het Europese ruimteagentschap ESA (European Space Agency) lanceert zijn Herschel-ruimte-telescoop. Deze infrarood-telescoop is genoemd naar de achttiende eeuwse ontdekker van infrarood licht, William Herschel. Er zijn al eerder infraroodtelescopen de ruimte in geschoten, maar de Herschel is veel gevoeliger, zegt professor Peter Barthel, hoogleraar sterrenkunde aan het Kapteyn Instituut van de Rijksuniversiteit Groningen. Barthel is een van de vijf wetenschappers verbonden aan Herschel-project. Herschel kan straling ontvangen die we nooit eerder hebben waargenomen. Wat hij gaat verkennen is terra incognita.

Met de bevindingen van de Herschel-telescoop kunnen weer een paar stukken worden gelegd van de puzzel der puzzels: onze oorsprong. Of zoals Barthel het zegt: We zijn op zoek naar onze roots.

Door naar boven te kijken, naar sterren en hun stelsels, zoekt de wetenschap antwoorden op algemene fysische vragen. Sterrenkunde is historisch onderzoek met het heelal als laboratorium, zegt Barthel. Een bijzonder lab, want we kunnen er alleen in waarnemen, vrijwel niets is tastbaar. Ja, we kunnen naar de maan en naar nabije planeten, zoals Mars. Maar dat is zo nietig vergeleken met de omvang van het heelal. Andere sterrenstelsels liggen buiten ons bereik. En trouwens, naar Mars vliegen kost al een jaar.

Hoewel de mens geen wezenlijke afstanden kan afleggen in het heelal, is in grote lijnen bekend hoe de kosmos werkt. Door te kijken naar objecten die heel ver terug in de tijd staan, is te zien hoe sterren ontstaan en hoe sterrenstelsels in elkaar steken. Er is sterlicht zichtbaar dat tien miljard jaar oud is, toen er nog geen zon was en geen aarde. En zo hebben sterrenkundigen een beeld kunnen schetsen van de ruimtelijke verdeling van het heelal; zij weten waar de aarde zich bevindt ten opzichte van zijn ster, zijn stelsel en andere stelsels. We kunnen terugkijken tot 95 procent van de leeftijd van het heelal, vat Barthel samen. Dat is vlak na de oerknal, zon dertien miljard jaar geleden.

Van de periode vlak na de oerknal is nog maar heel weinig bekend. Barthel: Het is wachten op een nieuwe generatie telescopen om die fase te detecteren. Die ontwikkeling lijkt nu dichterbij dan ooit, met de Herschel-satelliet en met de Planck-satelliet, die tegelijkertijd met Herschel wordt gelanceerd. De Planck-satelliet, vernoemd naar de Duitse natuurkundige Max Planck, gaat het nagloeien van de oerknal, de zogenaamde microgolfachtergrond stralingen, in kaart brengen en onze oorsprong doen helpen begrijpen.

En zoals altijd in de wetenschap zal die nieuwe kennis onherroepelijk leiden tot meer en nieuwe vragen. Want ls er antwoorden komen op het hoe en waarom van de oerknal, dan is het vervolg: wat was er dan vr die oerknal? Was er wel iets? Barthel: Eigenlijk kun je die vraag niet stellen. Je kunt net zo goed vragen: wat is er ten noorden van de Noordpool? Misschien zijn er parallelle heelallen, misschien waren er heelallen voor ons. Dat weten we niet. Maar dit heelal is begonnen als een gloeiende bol. Of nee, het was meer een gloeiende fase. Het is ontstaan als materie en straling en energie, dertien miljard jaar geleden.

En op de vraag hoe groot het heelal is, komt eerder een filosofisch dan een wetenschappelijk antwoord: We denken dat het oneindig is. Dat is moeilijk te behappen, je krijgt het eigenlijk niet rond in je hoofd. Want wat is oneindig? Je zou kunnen denken aan een oneindige, maar toch begrensde ruimte, zoals het oppervlak van een bal, aldus Barthel.

Waar de Planck-satelliet op tijdreis gaat naar de oerknal, gaat de Herschel-satelliet de straling van de allereerste condensaties bestuderen; het proces van de vorming van sterrenstelsels in het vroege heelal en van sterren en planeten dichterbij, in ons eigen sterrenstelsel. Bij de vorming sterren en stelsels komt warmte vrij en die kun je alleen detecteren met infrarood, verklaart Barthel.

De Herschel-satelliet krijgt een scala aan opdrachten mee. Wetenschappers zijn benieuwd naar de chemische samenstelling van jonge sterren en hun planeten en willen meer duidelijkheid krijgen over het hoe en waarom van zwarte gaten. Barthels persoonlijke favoriet van de Herschel missie is de zoektocht naar de oorzaak van de warmte van quasars; dat zijn objecten die op miljarden lichtjaren van ons vandaan liggen en waarin gigantische energie uitbarstingen plaatsvinden onder invloed van een zwart gat in hun centrum.

In het voorjaar van 2009 zullen de beide satellieten, Herschel en Planck, hun eerste resultaten leveren. Dat is tevens het Internationale Jaar van de Sterrenkunde. Een mooi toeval.

De Nederlandse sterrenkunde hoort bij de absolute wereldtop. Dat weten niet veel mensen en daar moet verandering in komen, vindt professor Peter Barthel, de leider van het Groningse team, dat de ontdekking van het onzichtbare heelal wil promoten. Daarbij speelt het in op de lancering van de Herschel-satelliet die, onder meer met een Gronings instrument aan boord, het onzichtbare heelal in kaart gaat brengen. Het project zal worden uitgevoerd in aanloop naar en gedurende het Internationale Jaar van de Sterrenkunde 2009, vierhonderd jaar nadat Galilei voor het eerst een telescoop gebruikte. Het team wil twaalf publieksmanifestaties organiseren, n in iedere provinciehoofdstad en is van plan 25 schoolbezoeken af te leggen, allemaal met de Discovery Truck, het rondreizende laboratorium van de Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen van de Rijksuniversiteit Groningen. Tijdens die evenementen kunnen scholieren een opblaasbaar planetarium binnengaan, er zijn experimenten, demonstraties van infrarood-technologie en lezingen. Een acteur die de achttiende eeuwse William Herschel speelt, vertelt over zijn ontdekking van infrarood licht. Ook wil het team de educatieve website Het onzichtbare heelal oprichten en een practicum ontwikkelen voor havo- en vwoers. Tot slot plannen de Groningse wetenschappers een aantal ludieke acties, zoals een landelijke infrarood fotowedstrijd en een Infrarood Universe verkiezing, waarbij het duo dat het beste infrarood-project indient, zich Miss en Mister Infrarood Universe mogen noemen. Peter Barthel: We weten dat scholieren het leuk vinden over sterren en planeten te leren. Daar mag best wat meer mee worden gedaan.

Foto-onderschrift:

Het object Arp 87, twee sterrenstelsels in interactie, op 300 miljoen lichtjaar afstand van de aarde. Sterren en stof stromen van het grote stelsel naar het kleinere.