van het heelal
Echo's van de „grote explosie"
perspectief
240.000 km/sec.
„Big Bang"
„Steady State"
Terug in de tijd
Einstein had gelijk
Mysterieuze radiogolven
Geleerden kijken miljarden
jaren diep in het verleden
Gasbel
De horizon
Blauwe sterren
Een nieuw stuk heelal
Evoluerend heelal
ZELDEN zijn de astronomen over de hele wereld zo opgewonden geweest als de laatste weken. En
daar hebben zij alle reden voor. Kort na elkaar hebben drie belangrijke ontdekkingen de blik van
de mens in de diepten van het heelal enorm verruimd. Van vijf zogenaamde „quasars" (quasi-
stellar radio sources), die onvoorstelbaar krachtige radiosignalen uitzenden, is vastgesteld dat zij
jscfa waarschijnlijk dicht bij de „rand" van ons waarneembare universum bevinden. Er zijn raadselach
tige radiogolven opgevangen, waarvan men gelooft dat zij „echo's" zijn van de Grote Explosie, waaruit
Êet heelal zou zijn ontstaan. En talrijke kleine „blauwe" sterren, waarvan men altijd heeft gedacht dat ze
tot ons eigen Melkwegstelsel behoorden, blijken complete sterrenstelsels te zijn, die zich op afstanden van
vele miljarden lichtjaren met fantastische snelheden van ons verwijderen. Deze ontdekkingen hebben
vooral opschudding veroorzaakt onder de kosmologen, de geleerden die zich interesseren voor het ont
staan en de evolutie van het heelal als geheel. Zij he bben het gevoel dat zij thans dicht zijn genaderd tot
df igrenzen en de geboorte van de kosmos.
Ruim een maand geleden rappor
teerde prof. Maarten Schmidt van
het Californische instituut voor
technologie in de „Astrophysic^l
Journal", dat hij van vijf zeer vqr
verwijderde „quasars" de zoge
naamde „roodverschuiving" had
gemeten. Deze roodverschuiving,
waarbij de spectraallijnen van licht
bronnen in de ruimte zich naar lan
gere golflengten verplaatsen, wordt
vrij algemeen geïnterpreteerd als
een Doppler-effect. Het verschijn
sel duidt er op dat de betreffende
hemellichamen zich van de aarde
verwijderen. Een soort Doppler-ef
fect kan men waarnemen, wanneer
men in een trein een van waar
schuwingsbellen voorziene overweg
passeert. Bij het naderen van de
overweg heeft het belgerinkel een
hoge toon, omdat de geluidsgolven
dan als het ware in elkaar wor
den gedrukt. Direct na het passe
ren van de overweg wordt de toon
veel lager, doordat de geluidsgol
ven uit elkaar worden getrokken.
Bij ver verwijderde objecten in
het heelal is de roodverschuiving
een maat voor de snelheid waar
mee zij zich van ons verwijderen.
Prof. Schmidt is er in geslaagd
van de moeilijk waarneembare qua
sars duidelijke spectrogrammen te
maken, waaruit hij vrij nauwkeu
rig hun „Vluchf'-snelheden kon be
rekenen. Deze snelheden bleken
fantastisch groot te zijn. De quasi-
stellaire bron 3C-254 verwijdert zich
iedere seconde bijna 150.000 kilome
ter van de aarde, 3C-245 heeft een
snelheid van meer dan 180.000 km-
sec., CTA-102 bijna 183.000 km-
sec., 3C-287 ruim 184.000 km-sec. en
3C-9 bereikt de recordsnelheid van
bijna 240.000 km-sec.
Een van deze quasars, namelijk
CTA-102, kwam enkele maanden ge
leden plotseling in het wereldnieuws
toen de Russische astrofysicus Kar-
dasjef het vermoeden uitte dat de
periodiek terugkerende radiosigna
len van deze bron worden uitgezon
den door een „super-beschaving".
Deze speculatie wordt door de
meeste astronomen zonder meer
van de hand gewezen.
Prof. Schmidt gelooft dat hij met
deze snelheidsberekeningen de
verst verwijderde kosmische objec
ten heeft ontdekt, die tot nu toe
bekend zijn. Want de afstand is on
geveer recht evenredig met de ma
te van de roodverschuiving. De ver
ste „quasar", 3C-9 verwijdert zich
met bijna 80 procent van de licht
snelheid (300.000 km-sec.) van de
aarde. „Het licht dat wij nu van
3C-9 waarnemen", aldus prof.
Schmidt, „is al vele miljarden ja
ren geleden verfrokken. Dit licht
werd door de „quasar" uitgestraald
lang voordat de zon en de aarde
waren ontstaan. Het uitdijende heel
al had toen nog meer een derde
van de omvang die het nu heeft".
De ontdekking van prof. Schmidt
geeft nieuwe steun aan een van de
twee grote kosmologische theorieën,
die de sterrenkundigen al jaren
lang in twee strijdlustige kampen
verdeeld houden. Algemeen wordt
aangenomen dat het heelal zich in
alle richtingen uitbreidt. Maar er
is minder overeenstemming over
de manier waarop het is ontstaan.
Volgens de ene theorie, opgesteld
door de Belgische astronoom Le-
maitre, is het universum geboren
uit een gigantische explosie van
een fantastisch compact stuk „oer
materie". Wat wij nu aan de nach
telijke hemel waarnemen, zijn de
verdwijnende brokstukken en rook
slierten van dit scheppingsvuur
werk.
Deze brokstukken, waaruit later
de sterrenstelsels zijn ontstaan, vlie-
Deze foto toont een groot aantal
sterrenstelsels, die zich met grote
snelheden van ons verwijderen. De
stelsels bevinden zich op een afstand
ran 400 miljoen lichtjaren.
gen naar alle kanten de lege ruim
te in, zegt de theorie van de Gro
te Explosie („Big Bang"). De
verst verwijderde brokstukken zijn
de oudste en hebben de grootste
snelheden. Als men aan de hand
van deze snelheden gaat „terugre
kenen" en de film van de explosie
als het ware in omgekeerde rich
ting draait, kan men nagaan hoe
lang het geleden is dat alle ma
terie in het heelal in één stuk „oer
materie" samengepakt is geweest.
Op deze wijze heeft men berekend,
dat het heelal minstens 10 miljard
jaar oud moet zijn.
Het essentiële kenmerk van de
„Big Bang"-theorie is, dat zij het
heelal een eindige leeftijd toekent.
Er is een begin geweest en er zal
misschien ook een einde komen met
absolute duisternis.
De zogenaamde „Steady State"-
theorie van de astronomen Hoyle,
Bondi en Gold staat hier lijnrecht
tegenover. Hoyle c.s. geloven niet
in een Grote Explosie. Zij huldigen
de gedachte van een „eeuwige du
rende schepping". Het heelal is er
altijd geweest en zal ook altijd blij
ven bestaan. Weliswaar vluchten
alle sterrenstelsels van elkaar weg,
maar in de lege ruimte wordt voort
durend nieuwe materie „uit het
niets" gevormd. Zo blijft de hoe
veelheid materie in het heelal
steeds constant. Het universum is
zo iets als een emmer die tot aan
de rand is gevuld met water. Bij
iedere druppel die er in valt, ver
dwijnt er ook een druppel over de
rand.
Een definitief bewijs voor de
juistheid van een van beide theo
rieën is moeilijk te vinden. Maar
het is duidelijk dat men het moet
zoeken in het verleden. Als zou
blijken dat het heelal er tien mil
jard jaar geleden anders uitzag
dan nu, zou dit betekenen dat het
heelal evolueert. De kosmische evo
lutie ligt besloten in de „Big Bang"-
theorie, maar past. daarentegen
niet in de „Steady State"-theorie.
Het wezenlijk boeiende en mis
schien wel het diepste geheim van
het heelal is, dat het zich niet aan
ons vertoont zoals het nu is. Door
de eindige snelheid van het licht
verliest het begrip gelijktijdigheid
tussen de sterren alle betekenis.
Naarmate we meer lichtjaren ver
in de ruimte kijken, gaan we even
veel jaren terug in de tijd. We kun
nen gelijktijdig- een sterrenstelsel
op 2 miljoen lichtjaren afstand en
een sterrenstelsel op 2 miljard
lichtjaren afstand zien. Maar het
licht van deze stelsels is 2 miljoen
resp. 2 miljard jaar geleden ver
trokken en we zien de stelsels dan
ook op punten en in toestanden
waarin zij zich 2 miljoen en 2 mil
jard jaar geleden bevonden. Mis
schien is het verst verwijderde ster
renstelsel al een miljard jaar ge
leden door een kosmische katastro-
fe verdwenen. Maar het zal dan
nog een miljard jaar duren voor
dat we dit op aarde waarnemen.
Het heelal biedt de mens dus een
unieke kans om rechtstreeks een
blik in het verleden te werpen. En
daardoor krijgt de ontdekking van
prof. Schmidt dat vijf „quasars"
zich aan de rand van het ons be
kende universum bevinden een bij
zondere betekenis. Want deze qua
sars mogen dan raadselachtige ob
jecten zijn, waarover men eigen
lijk nog niets weet, één ding is wel
zeker: het zijn geen gewone ster
ren of sterrenstelsels. Het is mo
gelijk dat zij een evolutiestadium
vertegenwoordigen in de vroegste
geschiedenis van het heelal, vele
miljarden jaren geleden.
De gedachte van een evoluerend
heelal is reeds vóór de verkondi
ging van de Big Bang-theorie door
Einstein neergelegd in zijn algeme
ne relativiteitstheorie. Hoyle en an
dere „steady state"-theoretici heb
ben het postulaat van Einstein her
haaldelijk aangevallen. Maar met
de jongste kennis zijn de kaarten
weer anders komen te liggen. De
astronoom Subrahmanyan Chand
ra sekhar van de universiteit van
Chicago gaf dan ook na prof.
Schmidt's publikatie als commen
taar: „Einstein had gelijk en de
„steady state" aanhangers hebben
het bij het verkeerde eind gehad".
Ongeveer op het zelfde moment
dat prof. Schmidt de snelheden van
de quasars wereldkundig maakte,
verscheeen in de „New York Ti
mes" het sensationele bericht, dat
onderzoekers van de Bell Telepho-
seis bevinden zich op afstanden van
10 miljard lichtjaren.
2. Hoewel allo sterrenstelstels ra
diostraling uitzenden, zijn er som
mige, die in dit opzicht bijzonder
actief zijn. Optische waarnemingen
doen vermoeden dat er met deze
stelsels iets bijzonders aan de hand
is, alsof zij een kosmische katastro-
fe doormaken.
3. Er zijn zeer kleine, maar bij
zonder heldere objecten, die een
fantastisch krachtige radiostraling
uitzenden. De jongste waarnemin
gen wijzen er op, dat zij zich dicht
bij de buitenste grenzen van het
zichtbare heelal bevinden. Deze ob
jecten worden radio-quasars of
QSS's genoemd.
4. Er zijn objecten, die veel op
radio-quasars lijken, maar die géén
radiogolven uitzenden. Dit zijn de
stille quasars of QSG's.
Vermoed wordt, dat er tussen al
deze verschillende kosmische ob
jecten een of andere evolutionaire
band bestaat. De ontdekking van
de QSG's heeft dit vermoeden aan
zienlijk versterkt. Naarmate men
dieper in het heelal kijkt, schijnen
de waargenomen objecten vreem
der te worden. En naarmate men
verder kijkt, gaat men verder terug
in de tijd. Misschien zijn of be
ter gezegd: waren de radio-qua
sars en de stille quasars gewone
sterrenstelsels-in-staat-van-wording
en vertegenwoordigen zij in hun
soort een bepaalde fase in het wor
dingsproces. Misschien geven zij
een beeld van het heelal toen het
nog jong was.
Als dit waar is, behoeft dit nog
niet te betekenen dat de „Big
Bang"-theorie zonder meer moét
worden geaccepteerd. Het zou even
min betekenen dat de „steady state"-
theorie geheel onjuist is. Het is niet
uitgesloten dat de waarheid in het
midden ligt. Zo heeft dr. Sandage
gesuggereerd, dat wij leven in een
oscillerend heelal dat uitdijt en in
krimpt met een periode van 82 mil
jard jaar. En in „New Scientist"
heeft dr. Jayant Vishnoe Narlikar,
naaste medewerker van prof. Fred
Hoyle en aanhanger van de „stea
dy state"-theorie, de gedachte ont
wikkeld dat ons waarneembar*
heelal slechts een tijdelijk evolue
rende „gasbel" is in een veel gro
ter heélal. dat in zijn totaliteit niet
verandert.
Als er inderdaad nog iets veel
groters bestaat dan dat wat wij
..heelal" noemen, is het de vraag
of wij dat „iets" ooit zullen kunnen
waarnemen.
Wanneer de „Big Bang"-theorie
in zijn uitgangspunt juist is, zegt
dr. Sandage, dan geven de ver van
ons verwijderde stille quasars een
beeld van het heelal toen dit nog
maar een miljard jaar oud was.
Objecten op nog grotere afstanden
zullen nog grotere snelheden bezit
ten, die steeds meer naderen tot
de „absolute" snelheid van het
licht. Er moet dan ergens een „ho
rizon" zijn, waar de wegvluchtende
sterrenstelsels de lichtsnelheid
hebben bereikt. Voorbij deze hori
zon zullen we nooit iets kunnen
waarnemen, omdat het licht als
er licht is hiervandaan ons nooit
zal bereiken.
De thans waargenomen stille qua
sars hebben reeds twee-derde van
de weg naar deze horizon afgelegd.
Het ziet er naar uit dat de astro
nomie een absolute grens begint te
naderen. Wat is deze grens? Het be
gin van een eindige schepping? De
geboorte van het heelal? Of de
drempel waarachter eeuwige we
relden liggen, waarmee geen fy
sisch contact mogelijk is?
Dit zijn vragen waarbij kosmolo
gie, filosofie en theologie elkaar
ontmoeten en waarop misschien
nooit een antwoord zal worden ge
vonden.
Dit is de krachtigste telescoop ter
wereld, waarmee dr. Allan Smtdogc
de „stille quasars" heeft ontdekt. De
kijker, die genoemd is naar de grote
Amerikaanse astronoom George Hale,
heeft een spiegel met een middellijn
van 5 meter en staat opgesteld op de
Mount Palomar in Californië.
Mount Wilson en Mount Palomar
in Californië, bekend maakte dat hij
een menigte volkomen nieuwe en
ongewone „quasars" in het heelal
had ontdekt. Dr. Sandage heeft deze
objecten QSG's {quasi-stellar ga
laxies) genoemd, dit ter onderschei
ding van de „gewone" quasars
(QSS's) die enkele jaren geleden
voor het eerst werden waargeno
men.
De QSG's zijn net als de QSS's
puntvormige ster-a chtige"
stralingsbronnen, die bijzonder in
tens blauw en ultraviolet licht uit
zenden. Maar er is één belangrijk
verschil. De QSS's zijn bovendien
onvoorstelbaar krachtige opwek
kers van radiogolven. Hun „ruis"
overbrugt gemakkelijk afstanden
van miljarden lichtjaren. De GSQ's
zijn echter „stil" eh zijn met radio
telescopen niet waarneembaar. Een
ander opmerkelijk punt is, dat de
stille quasars veel talrijker zijn dan
de radio-quasars. Volgens de eer
ste schattingen is de verhouding on
geveer 500 op 1. Vóór de jongste
ontdekking werden quasars be
schouwd als zeldzame verschijnse
len in het heelal. Deze gedachte
moet nu geheel worden herzien. Er
bevinden zich misschien wel een
miljoen „stille" quasars binnen het
waarnemingsbereik van de grootste
telescoop ter wereld op Mount Pa
lomar. Vandaar dat dr. Sandage bij
de aankondiging van de nieuwe he-
melobjecten uitriep: „We hebben
een nieuw stuk heelal ontdekt".
Als de nieuwe „quasi-stellaire
sterrenstelsels" zo taïi'ijk zijn en zo
veel licht uitstralen, waarom heeft
men ze dan niet eerder kunnen ont
dekken? Het antwoord is, dat ze
eigenlijk helemaal niet nieuw zijn.
Heel veel QSG's zijn al jaren gele
den waargenomen. Maar men heeft
altijd gedacht dat het „gewone"
blauwe sterren waren, die tot ons
eigen Melkwegstelsel behoorden.
De laatste tijd rezen er echter
twijfels. Veel blauwe sterren bevon
den zich niet in het vlak van de
Melkweg en het licht dat zij uit
straalden, leek verrassend veel op
dat van de inmiddels ontdekte ra
dio-quasars. Daarom gingen dr. Al
lan Sandage en prof. Maarten
Schmidt de spectra van de blauwe
sterren nauwkeurig onderzoeken.
Vorige maand kregen Sandage en
Schmidt zekerheid, dat in de spec
tra van heel veel blauwe sterren
een aanzienlijke roodverschuiving
optreedt. Dit wijst er op, dat deze
objecten zich ver buiten het Melk
wegstelsel moeten bevinden en er
zich met enorme snelheden van ver
wijderen.
Uit de ongewoon grote lichtinten
siteit kan men de conclusietrek-
ken dat men hier niet te doen heeft
met gewone sterren noch met ge
wone sterrenstelsels. De helderheid
van dfc QSG's is ongeveer 100 maal
groter dan die van de miljarden
sterrensystemen die het heelal be
volken.
Aangevuld met de ontdekking van
dr. Sandage heeft men nu het vol
gende beeld van belangrijke kosmi
sche objecten gekregen:
1. Er zijn gewone sterrenstelsels.
Deze zijn het meest talrijk. Zij be
staan ieder naar schatting uit on
geveer 100 miljard sterren, die
doorgaans in een bepaalde vorm
zijn gegroepeerd (spiraal of ellips).
De aarde bevindt zich ergens in
een van de buitenste armen van
een spiraalvormig sterrenstelsel.
Het vlak van de spiraal waarin
zich de meeste sterren bevinden
is aan de nachthemel zichtbaar als
een lichtende band en wordt de
Melkweg genoemd. Het meest na
burige émdere sterrenstelsel is de
Andromeda-nevel, eveneens spi
raalvormig en ongeveer 2 miljoen
lichtjaren van de aarde verwijderd.
De verst waargenomen sterrenstel-
ne laboratoria in Holmdel, Nw.
Jersey, sporen hadden waargeno
men van de „explosie waaruit het
heelal werd geboren". De Bell-spe-
cialisten Arno A. Penzias en Ro
bert W. Wilson hadden geruime tijd
mysterieuze radiogolven bestu
deerd, die schijnbaar in alle rich
tingen door het heelal schieten en
die kennelijk niet van een bepaalde
bron afkomstig zijn.
Penzias en Wilson waren zich
voor deze radiogolven gaan interes
seren, omdat een bijzonder gevoe
lige antenne di,e door Bell voor an
dere onderzoekingen was gebouwd,
voortdurend werd gestoord door
een onverklaarbaar geruis. On
danks allerlei vernuftige pogingen
slaagden zij er niet in deze storing
op te heffen.
De Bell-onderzoekers wisten ten
slotte niets beters te doen, dan de
oorzaak van de hardnekkige ruis
zo goed mogelijk vast te stellen. Zij
ontdekten dat de storing afkomstig
was van radiogolven met een golf
lengte van 7,3 centimeter. En toen
deed zich opnieuw een merkwaar
dige coïncidentie voor. Geheel zelf
standig en zelfs niets wetend van
de experimenten in Holmdel had
den geleerden van de universiteit
van Princeton juist tevoren het be
staan voorspeld van wat de Belt
mensen hadden ontdekt. Prol Ro
bert H. Dicke en zijn collega's van
Princeton waren op grond van theo
retische berekeningen tot de con
clusie gekomen dat, als het heelal
zou zijn ontstaan uit een giganti
sche oerexplosie, hiervan ook nu
nog sporen in de ruimte te vinden
zouden moeten zijn. Deze sporen
zouden dan moeten bestaan uit ra
diogolven, die oorspronkelijk in de
vorm van lichtgolven, waren uitge
zonden door de vuurbal die met de
grote explosie gepaard ging.
De berekende intensiteit en fre
quentie van deze golven bleek won
derlijk goed overeen te stemmen
met de „storende" golven die door
de Bell-onderzoekers waren opge
vangen. Als de theorie van de Prin-
ceton-geleerden klopt en de waar
nemingen in Holmdel Hoorden be
vestigd, kan dit betekenen dat de
mens voor het eerst een echo
heeft gehoord van het begin van
de schepping. Misschien een defi
nitief bewijs voor de juistheid van
de „Big Bang"-theorie.
DR. ALLAN SANDAGE
we hebben een nieuw stuk van
het heelal ontdekt
De grootste astronomische ver
rassing kwam echter twee weken
later, toen dr. Allan Sandage, ver
bonden aan de sterrenwachten op
