Natuur, balans en harmonie

Lode Stevens

Wij leven op een planeet, in een omloopbaan rond een ster. Deze ster heeft een omloop in een sterrenstelsel, bestaande uit miljarden andere sterren. Dit sterrenstelsel of beter gezegd ons melkwegstelsel, is juist één uit miljarden stelsels rondom ons die verspreid zijn in de oneindigheid van het universum. Het is mogelijk dat al deze stelsels deel uitmaken van een megasterrenstelsel of een terasterrenstelsel.

 
Tot in het begin van deze eeuw werd aangenomen dat de hemel bestond uit gas en sterren. Zelfs tot in 1920 werd het bestaan van andere sterrenstelsels als een hypothese beschouwd, zoals heden de mega- en terasterrenstelsels. Hun bestaan werd bewaarheid door de technische vooruitgang. Hiervoor werd er een reusachtige telescoop gebouwd op Mount Wilson in de VS. Toen de Amerikaanse astronoom Edwin P. Hubble deze telescoop echter richtte op de Andromeda nevel die beschouwd werd als één van de vele gaswolken uit het heelal, ontdekte Hubble een verzameling van miljarden sterren. 
Vanaf deze merkwaardige ontdekking begon hij het zichtbare universum in kaart te brengen en classificeerde hij de duizenden sterrenstelsels. Hij verdeelde deze stelsels in drie groepen, elliptische-, spiraal- en onregelmatige stelsels. Hij geloofde dat die zich in opeenvolgende vormingsstadia bevonden. Andere astronomen echter stelden de groei van een stelsel andersom voor, komende van een onregelmatig tot een elliptisch stelsel.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dit meningsverschil werd pas bijgelegd na Hubble’s dood in 1953, toen bewezen werd dat elliptische-en onregelmatige stelsels bestonden uit erg oude sterren, de zogenaamde Rode Reuzen. Indien beide types jonge sterren bevatten zouden deze moeten bestaan uit blauwe sterren. Deze jonge sterren werden uitsluitend gevonden in de armen van spiraalstelsels, zoals het onze. 
Heden wordt algemeen aanvaard dat het drie totaal verschillende systemen zijn die zich op een totaal andere manier ontwikkelen. De vraag is nu niet meer hoe zij zijn van vorm, maar hoe zij zich in deze vorm hebben ontwikkeld?

 
Volgens de hedendaagse ideeën in de astronomie zijn eerst de sterrenstelsels geboren in het universum, pas later kwamen de sterren tot ontwikkeling. De reden hiervoor is dat sterren zich kunnen vormen uit gas en stof. Indien eerst de sterren waren gevormd, zou er geen enkele sterrenformatie bestaan zoals wij die nu kennen. Indien de sterrenstelsels eerst aanwezig waren, voor de komst van de sterren, moeten ze bestaan hebben uit een vormloze wolk van gas en stof die langzaam kromp door de inwaartse gravitatiekracht. Deze ontwikkeling is identiek aan de condensatie van gas en stof waaruit sterren zich vormen.

 
Tot nu toe heeft geen enkele astronoom een sterrenstelsel waargenomen tijdens het condensatie proces, maar de kennis van de gravitatiekrachten laat ons aannemen dat het zo gebeurt. Volgens hedendaagse opvattingen trokken deze vormloze wolken gas en stof - protosterrenstelsels - niet alleen samen maar begonnen ze ook om hun zwaartepunt te draaien. Tot nu toe is er nog niemand die dit verschijnsel kan verklaren, maar men neemt aan dat dit altijd zo is geweest. Het hangt duidelijk af van hun draaisnelheid of ze zich ontwikkelen tot een ellipsvormig stelsel (langzame draaier) of tot een spiraalvormig stelsel (snelle draaier).

 
Wij hebben ons dus een beeld gevormd van een draaiende gas- en stofwolk die krimpt onder haar eigen gravitatiekracht. Een sterrenstelsel stopt alleen met krimpen als er voldoende sterren zijn gevormd. Deze sterren brengen door hun radioactiviteit de gravitatiebalans in evenwicht, een universeel systeem dat eveneens geldt voor de gravitatiebalans van de sterren. 
Tijdens de laatste decennia werden er steeds nieuwe sterrenstelsels ontdekt, sommige zeer ver in het waarneembaar universum, andere zo energetisch dat zij extreem groot moeten zijn. De tot nu toe gekende sterrenstelsels bestaan ongeveer voor 98 % uit spiraal - en onregelmatige vormen en voor 2 % uit eigenaardige stelsels. De ontdekking en het onderzoek van de laatstgenoemde werd pas mogelijk gemaakt door de ontwikkeling van de radioastronomie die hierdoor werd erkend als een zeer waardevol astronomisch instrument.

 
Wij gaan terug naar 1940, wanneer een amerikaan Reber genaamd, één van de twee groten op het gebied van de radioastronomie, oefende met zijn doe-het-zelf 3-feet antenne, die hij in zijn achtertuin had geïnstalleerd. Hij richtte zijn antenne op de eerste gekende radiobronnen in het stelsel Cygnus A. Het meest opvallende karakter van zo een stelsel is dat het radiogolven uitzendt die twintigmaal sterker zijn dan die van ons eigen melkwegstelsel. In het visuele ziet zo een stelsel er even normaal uit, maar soms bestaat het uit twee op elkaar botsende stelsels, of is het geëxplodeerd.

 
Een even opvallend fenomeen is de tweelingsbron, waarvan de radiosignalen niet gelokaliseerd zijn in het stelselcentrum, maar honderdduizenden lichtjaren uit elkaar liggen. Een mogelijke uitleg is dat deze bronnen gelokaliseerd zijn in dichte wolken die uitgestoten zijn uit de kernen en onzichtbaar zijn door hun extreme dichtheid. 
Geëxplodeerde stelsels werden waargenomen door hun intense radiosignalen, doch wij weten dat hun infrarode golflengten de meeste energie bezitten, opnieuw twintigmaal zo krachtig als ons melkwegstelsel. Het beste visuele voorbeeld van een geëxplodeerd sterrenstelsel is M82, anderhalf miljoen jaar geleden. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Het is mogelijk dat sommige radio- en geëxplodeerde stelsels het resultaat zijn van galactische botsingen, niemand is er zeker van wat er gebeurt tijdens zulke botsingen. Er is een theorie die ons vertelt dat zij door elkaar kunnen gaan zonder dat er iets gebeurt, zoals een parade van tanks en soldaten, omdat de afstand tussen elke individuele ster enorm is. Maar zelfs indien de individuele sterren niet botsen zullen de overlappende gravitatie- en magnetische velden een galactische verwoesting creëren.

 

Even eigenaardig zijn de Seyfert stelsels, genaamd naar de ontdekker Carl Seyfert, die de eerste ontdekte in 1943. Ze hebben een extreem smalle en helle kern met een gemiddelde diameter van ongeveer 100000 lichtjaren. Men kan ze galactische dwergen noemen, maar zij stralen zulk een extreem hoge energie uit die honderden malen sterker is dan die van ons stelsel. Meer dan waarschijnlijk zijn ze verwant aan de meest eigenaardige objecten die wij kennen "de Quasars".

 
Quasar wil zeggen "Quasi-stellar radio source". Eén van hen werd reeds gefotografeerd in 1885 maar men dacht dat het om een gewone ster ging. In 1960 vond men verschillende van deze sterren die bronnen waren van radiosignalen. Gewone sterren zenden geen radiogolven uit van betekenis. Daarom werden deze sterren "radio sterren" gedoopt en werden zij het onderwerp van vele onderzoeken.

 
Onderzoekers van het Mt. Palomar Californië VS analyseerden in 1963 het licht van twee van hen. Hun spectra waren bijna niet te herkennen. Zij hadden een sterke roodverschuiving maar geen van de normale absorptielijnen die men anders wel aantrof bij gewone sterren. Indien deze objecten zover van ons verwijderd zijn kunnen Quasars geen sterren zijn. Het moeten dus sterrenstelsels zijn. Maar zelfs als verafgelegen stelsels zijn zij buitengewoon. 

 

Ten eerste zijn zij zeer dun met een mogelijke dikte van enkele lichtweken. Ten tweede hebben sommige roodverschuivingen die een snelheid aangeven van 80 % van de lichtsnelheid, wat betekent dat deze stelsels de verste zijn van ons waarneembaar universum. Ten derde is hun helderheid is enorm voor een periode zo kort als een week. 
Men dacht deze puzzel vlug te hebben opgelost maar een andere astronoom van hetzelfde instituut, Maarten Schmidt, vond dat het spectrum van de Quasar 3C273 - object 273 in de derde Cambridge catalogus van radiobronnen - er vrij normaal uitzag met een roodverschuiving van 15.8 %. Een roodverschuiving als deze gaf aan dat de Quasar zich van ons verwijdert met een snelheid van 42600 Km per seconde, ongeveer een zesde van de lichtsnelheid, en dit betekent dat het object zich ongeveer 2 miljoen lichtjaren van ons bevindt. 
Een object op deze afstand moet een enorme energie uitstoten willen wij het kunnen waarnemen. Quasars zenden driehonderd maal meer infrarode straling uit dan onze eigen melkweg en kunnen daardoor ondergebracht worden bij de krachtigste sterrenstelsels. Er zijn maar twee mogelijke verklaringen, volgens de roodverschuiving van Quasars binnen de huidige kennis van de fysica verwijderen zij zich met een snelheid die de lichtsnelheid benadert, of hun licht wordt uitgezonden door gravitatievelden die krachtiger zijn dan van de reeds onderzochte stelsels. Omdat er geen voldoende verklaring kan worden gegeven, denken sommige astrofysici dat Quasars dichterbij liggen en de energie die zij uitzenden aanmerkelijk kleiner is.

 

Dit is een centraal discussiepunt in de kosmologie, sinds bewezen werd dat Quasars zich verwijderen van ons met een hoge snelheid en een krachtig bewijs leveren voor de Big Bang theorie.

 
Natuurlijk, om deze theorie te verwerpen stellen de Steady State voorstanders drie mogelijkheden voor.

 
Ten eerste kunnen Quasars met een hoge snelheid uitgestoten zijn door relatief dichtbij geëxplodeerde sterrenstelsels, maar in dit geval zou men ze moeten kunnen zien tegen een achtergrond van ver afgelegen sterren. 
Ten tweede, sommige onzichtbare objecten tussen de Quasars en ons kunnen het licht vertragen.

 
Ten derde kunnen het sterren zijn in de fase van gravitatieineenstorting, welke bijna het stadium van een Zwart Gat bereiken. 
Het laatste punt kan zo goed als verworpen worden omdat men al meer dan negentig jaar een Quasar observeert, en indien die veronderstelling waar zou zijn was dit object reeds verdwenen.

 
De bewijsvoering suggereert sterk dat Quasars verafgelegen objecten zijn en dat ze een enorme energie uitstralen, soms duizenden malen sterker dan onze melkweg kan produceren. De thermonucleaire kracht die de sterren gebruiken is veel te klein om zulke energie te veroorzaken, maar wat met een "Supernova", de massieve explosiekracht van een grote stervende ster? 

 
In een kleine maand kan een Supernova miljoenen malen meer energie uitzenden dan sterren in hun normaal stadium. Volgens computerberekeningen kan zelfs zulk fenomeen de kracht niet leveren van een Quasar, en is er maar één proces dat dit wel kan, de botsing tussen materie en antimaterie. Materie en antimaterie zijn willekeurig verspreid tijdens de vorming van ons universum, maar tijdens de contractie van een protosterrenstelsel kunnen ze samengebracht worden en een enorme energieuitstoot veroorzaken.

 

De moeilijkheid van deze theorie is dat materie en antimaterie elkaar dadelijk moeten annihileren en er een gebalanceerde interactie moet bestaan tussen beide. Omdat Quasars de verst afgelegen objecten zijn in ons waarneembaar universum zijn zij ook de oudste. Kunnen zij overblijfselen zijn van de Big Bang, waar alles begon en waaruit zich nieuwe sterrenstelsels kunnen vormen ? 
Indien de mens in staat zou zijn om antimaterie te scheppen, en deze mogelijkheid bestaat door de deeltjesversnellers, zou hij een krachtige onuitputbare energiebron kunnen creëren.

 
Aan de grenzen van onze kennis en waarneembaar universum krijgt onze fantasie de bovenhand. "Een fantasie, ons meegegeven als kind, die ons bracht tot de hedendaagse kennis". 

Sterrenstelsels deel 1