 |
 |
 |
Ik ben zo iemand die, ver van de stad, ’s nachts naar de fonkelende sterren aan de hemel kan zitten staren. Zodra je ogen gewend raken aan de duisternis, zie je langzaam de Melkweg verschijnen. Het is een fenomeen dat de mensheid altijd heeft gefascineerd.
Schijnbaar dachten oermensen dat al die lichtjes kampvuren waren van verafgelegen stammen. Later werden sterren verklaard als gaatjes in een enorme bolschil, het firmament of de hemel, die de in het centrum gelegen Aarde zou afschermen van een eeuwig licht daarbuiten. Dat idee is best begrijpelijk, want sterren lijken niet ten opzichte van elkaar te bewegen, en zonder telescoop lijkt het net alsof er geen diepte is in de sterrenhemel.
Het is een beeld dat bleef bestaan tot William Herschel laat in de achttiende eeuw na eindeloos turen door een grote telescoop als eerste met een voorstel kwam voor de ruimtelijke posities van veel sterren. Wat bleek? Ze lagen niet op een bol, maar zweefden er juist in! Het besef drong door dat álle sterren deel waren van eenzelfde stelsel, de Melkweg. Zelfs een jonge Albert Einstein, zo’n ruime honderd jaar terug, dacht nog dat de Melkweg het hele universum was.
Afstanden tussen sterren zijn onvoorstelbaar groot. Om een voorbeeld te geven, onze Zon is een doorsnee ster. De directe buren van de Zon zijn Alpha Centauri A en B, twee sterren ongeveer net zo groot als de Zon, en hun kleine broertje Proxima Centauri. Als de Zon een voetbal zou zijn in Amsterdam, dan is de Aarde een zandkorrel op zo’n vijfentwintig meter afstand van die voetbal, en zouden Alpha Centauri A en B twee ballen zijn ergens in … Detroit, meer dan een oceaan verderop. De Melkweg is dus niet alleen onvoorstelbaar groot, het is er ook ongelofelijk leeg.
Het was Edwin Hubble die zo’n honderd jaar geleden ontdekte dat een aantal 'vage nevels' in de Melkweg, in werkelijkheid andere Melkwegstelsels zijn, ver buiten het onze. Het universum bleek bomvol sterrenstelsels te zitten. De laatste schattingen zijn dat er maar liefst twee biljoen Melkwegstelsels kunnen zijn. Onze Melkweg, een typisch stelsel, heeft naar schatting honderd tot vierhonderd miljard sterren. Ofwel, voor iedere zandkorrel op Aarde stralen er wellicht tienduizenden sterren daarboven. Laat dat idee eerst even rustig bezinken.
Nu vraag je je waarschijnlijk af waarom het ’s nachts nog steeds donker is, als er zoveel sterren zijn? Dit is een enigma dat de paradox van Olbers wordt genoemd, maar dat in werkelijkheid veel ouder is. Wetenschappers en filosofen, die ervan uitgingen dat het heelal statisch en eeuwig was, konden niet verklaren waarom de nachtelijke hemel grotendeels donker is. Het moderne antwoord vloeit voort uit het feit dat deze aannames onjuist zijn.
Zie je, de kosmos is niet eeuwig, maar kende een begin in de tijd: de Oerknal. Uit het werk van Hubble blijkt dat het heelal niet statisch is, maar zich sinds het ontstaan ervan voortdurend uitbreidt. De ruimte dijt overal met dezelfde snelheid uit, en men kan aantonen dat daarmee de uitdijingssnelheid een functie is van afstand – hoe verder een object van ons verwijderd is, hoe sneller het van ons af lijkt te bewegen.
Mensen begrijpen dit vaak niet. Hoe kan alles nu van ons wegvliegen? Dat is ook niet het geval, maar een gevolg van uitdijende ruimte. Stel je voor dat je een stilstaand object op astronomische afstand observeert; dan lijkt het alsof het van je weg beweegt. Als je in een halve cirkelbeweging om dat object heen zou kunnen gaan, naar de tegenoverliggende positie maar op dezelfde afstand, dan zou het niet naar je toekomen zoals je misschien verwacht maar weer van je af bewegen, nu in de richting van waar je eerst stond. Nog een concept waar je misschien even over na wilt denken.
Door deze uitrekking van de ruimte worden ook lichtgolven langer, waardoor we zien dat hoe verder een object verwijderd is, hoe meer de kleur ervan naar rood verschoven is wanneer het ons bereikt. Nog verder weg gelegen objecten kunnen alleen in het infrarood worden waargenomen, wat onze ogen niet kunnen zien, en dat is één van de verklaringen voor de donkere nacht.
In feite straalt de hemel gelijkmatig met het allereerste licht in het heelal. De bron is nu echter zo ver weg dat dit licht is uitgerekt tot onzichtbare kosmische achtergrondstraling. Als je toevallig een oude analoge televisie hebt, kijk dan eens naar de sneeuw op het scherm wanneer het toestel niet is afgestemd – een klein deel van die ruis is afkomstig van deze kosmische achtergrondstraling. Op deze manier kun je het oudste licht in het universum dan toch nog zien.
Naast roodverschuiving is er nog een andere verklaring voor onzichtbare sterren. De lichtsnelheid is overal in het uitdijende heelal constant. Dit geeft aanleiding tot een feitelijke horizon, aangezien licht van zeer ver weg als het ware tegen een te sterke stroom in moet zwemmen en ons dus nooit zou kunnen bereiken. Door roodverschuiving worden objecten onzichtbaar voor het blote oog, hoewel ze wel met instrumenten kunnen worden waargenomen, maar deze horizon zorgt ervoor dat objecten erachter voor altijd aan onze waarneming onttrokken blijven.
Daarmee weten we twee redenen waarom de meest verafgelegen delen van het heelal voor ons onzichtbaar blijven, waardoor zichtbare sterren fonkelen tegen een achtergrond zo donker als het holst van de nacht.
Afbeelding bij deze post: De Zon, gefotografeerd door NASA's Solar Dynamics Observatory (bron: NASA).
