Stefanie Vermeulen 19 januari 2008 NRC

Oorlog in de Melkweg
Stefanie Vermeulen

DE BOTSING MET HET ANDROMEDASTELSEL GAAN WE NIET OVERLEVEN

De kosmos is gewelddadig. Botsende gaswolken, supernovas en opslokkende zwarte gaten zijn aan de orde van de dag. Over drie miljard jaar is ook de aarde de klos. Stefanie Vermeulen

De aarde is niet veilig in de Melkweg, het sterrenstelsel waarin onze planeet zich bevindt. Over drie miljard jaar is het er oorlog, dan zal de Melkweg botsen met het Andromedastelsel, een naburig sterrenstelsel dat nu nog zon twee miljoen lichtjaar van ons vandaan ligt.

Inderdaad, dat duurt nog wel even, maar kosmisch gezien is het best snel, Het heelal bestaat ongeveer dertien miljard jaar.

Door die botsing, die een half tot één miljard jaar zal duren, zullen veel supernovas ontstaan: explosies van zware sterren die hun brandstof razendsnel hebben opgebruikt. De kans is groot dat zon supernova in de buurt van de aarde zal ontploffen.
Het is heel verstandig dan een ruimteschip te hebben waarmee we naar een andere planeet kunnen, zegt Diederik Kruijssen, promovendus aan het Sterrenkundig Instituut van de Universiteit Utrecht. Een nabije supernova overleven we niet.

Dat wil niet zeggen dat er nu nog niets te beleven valt in het heelal. Geweld is aan de orde van de dag in de kosmos. Aan de lopende band worden nieuwe sterren en planeten gevormd, botsen gaswolken tegen elkaar, vallen sterhopen uiteen en slingeren zwarte gaten met hoge energie materie de ruimte in. Afgelopen december nog meldden wetenschappers hoe in sterrenstelsel 3C321 te zien is dat een zwart gat een gigantische hoeveelheid materiaal uitstoot en daarmee een naburig sterrenstelsel onder vuur neemt. Deze intergalactische oorlog wordt momenteel uitgevochten op meer dan een miljard lichtjaar van ons vandaan.

Een groep wetenschappers, gecoördineerd door Kruijssen, ontwikkelt een model waarin een compleet sterrenstelsel wordt gesimuleerd. Hierin kan al dat sterrenkundig geweld worden gevolgd. Sterrenstelsels zijn de bouwstenen van het heelal, zegt Kruijssen. Door botsingen tussen sterrenstelsels en door botsende gaswolken in die stelsels ontstaan aan de lopende band nieuwe sterren. Daaromheen ontwikkelen zich nieuwe planeten en daar kan dan misschien wel nieuw leven ontstaan.

Een van de fenomenen die Kruijssen volgt is hoe ons Melkwegstelsel nu botst met kleinere stelsels zoals de Magelhaense Wolken en het Sagittarius dwergstelsel, en deze opslokt. Omdat deze stelsels vele malen kleiner zijn dan de Melkweg is het effect van de botsing veel kleiner dan die van het Andromedastelsel. Bang dat een van de sterren van een dwergstelsel tegen een ster van de Melkweg knalt, hoeven we niet te zijn, volgens Kruijssen. Er bevinden zich dan wel tweehonderd miljard sterren in de Melkweg, maar die vliegen op zon grote afstand van elkaar, dat botsingen met sterren van een opgeslokt stelsel uitgesloten zijn. Om aan te geven hoe groot die afstand tussen sterren is neemt hij een sinaasappel. Stel, deze hangt boven Nederland. Dan zweeft de eerstvolgende sinaasappel ter hoogte van Moskou.

Terug naar de supernova die al het leven op aarde zal vernietigen. De botsing tussen de Melkweg en het Andromedastelsel over drie miljard jaar zal gepaard gaan met veel botsende gaswolken en daardoor met veel nieuwe stervorming. Onder deze nieuwe sterren zullen zich ook veel zware sterren bevinden, die maar erg kort leven omdat ze hun brandstof snel verbruiken. Deze zwaarste sterren kunnen supernovas worden. Ze zijn groot en zwaar en bezitten daardoor zo veel meer energie dan lichte sterren, dat ze kunnen instorten. Dat gaat met enorm veel geweld. Als een supernova explodeert, is het alsof maandenlang, iedere seconde, een triljard atoombommen afgaan, illustreert Kruijssen. Dat is een één met 21 nullen.

De laatste supernova die we met het blote oog hebben kunnen zien, was twintig jaar geleden. Die speelde zich af in de Grote Magelhaense Wolk, het kleine sterrenstelsel dat de Melkweg momenteel aan het opslokken is. We zagen een doodgewone ster plotseling heel veel helderder worden, en dit bleef maanden duren, blikt Kruijssen terug. Gelukkig was deze supernova ongevaarlijk omdat hij relatief ver weg stond. Toen de helderheid afnam, verschenen er op die plek grote gasringen, wat aangaf dat er een heleboel materie was uitgestoten.

Of een supernova ooit eerder de aarde heeft getroffen weten we niet zeker. We achten de kans klein, zegt Kruijssen. De Melkweg is twaalf miljard jaar oud en de aarde slechts vier. Supernovas komen alleen voor in gebieden waar net nieuwe sterren zijn gevormd. Aangezien de meeste stervorming heel vroeg in de geschiedenis van de Melkweg plaatsvond, zal het meeste geweld in ons stelsel zich hebben afgespeeld voordat de aarde ontstond. Maar de botsing met het Andromedastelsel zorgt na miljarden jaren van relatieve kalmte weer voor een sterke opleving van geweld.

Nee, het enige dat we nu te vrezen hebben, zijn de inslagen van asteroïden en planetoïden. Meer dan 99 procent zien we niet, zegt Kruijssen. Maar door te kijken naar de baan waarin die paar zichtbare asteroïden vliegen, kunnen we wel uitrekenen wat de kans is dat een potentieel gevaarlijke asteroïde de aarde raakt. En gelukkig, het gebeurt niet vaker dan eens per driehonderdduizend jaar.

De Melkweg is het spiraalvormige sterrenstelsel waarin ons zonnestelsel zich bevindt. Vanaf de aarde kunnen we hem van binnenuit zien, mits het donker genoeg is. De Melkweg heeft een doorsnee van honderdduizend lichtjaar en een dikte van ongeveer drieduizend lichtjaar. Een supernova is het verschijnsel waarbij een ster op spectaculaire wijze explodeert. Kort vóór de supernova-explosie in de ster heersen, zijn allerlei kernreacties mogelijk, waarbij veel zware elementen worden gevormd, waaruit ook planeten en alles op Aarde zijn gevormd: wij zijn van sterrenstof. Een zwart gat is een bijzonder soort object in het heelal waaruit, door het sterke zwaartekrachtsveld, geen licht en materie kan ontsnappen. De meeste zwarte gaten zijn de overblijfselen van supernova-explosies. Oerknal, of Big Bang, is de kosmologische theorie die veronderstelt dat 13,7 miljard jaar geleden het heelal ontstond uit een enorme dichte en hete singulariteit, een punt met oneindige dichtheid. De theorie is onder andere gebaseerd op het voortdurend uitdijende heelal. Dit kan alleen verklaard worden als sterrenstelsels oorspronkelijk in één punt zijn ontstaan. De belangrijkste aanwijzing hiervoor is dat hoe verder sterrenstelsels van ons af staan, hoe sneller ze zich van ons verwijderen. Red de mensheid. Dat is de kern van computergame Collision die het Utrechtse team onder leiding van Diederik Kruijssen wil ontwikkelen. Collision plaatst de speler op aarde, over drie miljard jaar, tijdens de botsing tussen het Melkwegstelsel en het Andromedastelsel. De speler moet de beste plek in de Melkweg vinden waar het aardse leven veilig kan voortbestaan: een ster die verschoond is gebleven van het kosmische geweld dat gepaard gaat met de botsing tussen de twee stelsels. De speler moet bepalen of een plek geschikt is: staat hij niet te dicht bij een zware ster, die ieder ogenblik kan ontploffen, wat is de hoeveelheid straling die de ster omringt, en zijn de elementaire chemische stoffen aanwezig voor het aardse leven? Ook de route naar de ster moet de speler uitdokteren, want onderweg kan hij nog wel eens een supernova tegenkomen, of een asteroïdenwolk. Wanneer hij voldoende brandstof heeft, gaat hij op weg met een vloot ruimteschepen. Onderweg schiet hij de asteroïden aan gort en voert hij het commando. En dat alles terwijl de botsing live plaatsvindt. Het wordt allesbehalve suf, zegt Kruijssen. Op de eerste plaats staat voor ons de beleving, het leerelement komt vanzelf. Via een automatische update verspreidt het team de nieuwste simulaties van de botsing. Ook kunnen de spelers zelf voorstellen doen voor alternatieve simulatiescenarios. Halfjaarlijks wordt het beste voorstel uitgevoerd op een supercomputer en de beste twee inzendingen winnen een virtuele sterrenkundige reis. Het is de bedoeling Collision te verspreiden op scholen, musea en via een website.



Info:

Rectificatie / Gerectificeerd Correcties In het stuk over de Utrechtse inzending voor de Academische jaarprijs (Oorlog in Melkweg , Bijlage Academische jaarprijs, 19 januari) staat dat gamers een `virtuele reis` kunnen winnen, als ze simulatiescenario`s bedenken voor de te ontwikkelen game Collision. De reis is echter allesbehalve virtueel. De winnaars gaan naar de sterrenkundige observatoria op het eiland La Palma.