dinsdag 18 november 2008

A long time ago, in a galaxy far, far away

Wie in een contemplatieve of romantische bui eens lekker naar de sterren wil turen, komt in dichtbevolkte gebieden als Nederland maar bedrogen uit. Door licht- en luchtvervuiling is slechts een fractie van de sterren aan het firmament daadwerkelijk zichtbaar. In een droge, koude winternacht kan je zonder optische hulpmiddelen enkele duizenden sterren zien. Wie echter de melkachtige gloed wil waarnemen, waaraan onze Melkweg zijn naam te danken heeft, zal moeten verkassen naar afgelegen oorden, ver verwijderd van uitlaatgassen, schoorstenen en lantaarnpalen; Utah bijvoorbeeld:


Nog beter is het om jezelf buiten de dampkring te plaatsen, zodat de atmosfeer je beeld niet meer kan vertroebelen. De beste platen van het hemelgewelf worden dan ook geschoten door de Hubble Space Telescope, die sinds 1990 op bijna 600 kilometer hoogte in een baan om de aarde draait. Het probleem is wel dat het lanceren van telescopen een nogal prijzige kwestie is en zelfs Hubble heeft op die hoogte nog last van atmosferische deeltjes die het beeld verstoren. Daarnaast draait Hubble zo snel om de aarde, dat de telescoop maar steeds een relatief korte periode zijn aandacht kan vestigen op een bepaald deel van het heelal.

Er bestaat ook een tussenweg: door een telescoop hoog op een berg te plaatsen, wordt het dichtste deel van de dampkring al vermeden. Het zoeken is dan slechts nog naar een locatie met weinig bewolking en licht- en luchtvervuiling. De Paranel in Chili is een berg die aan al die voorwaarden voldoet. Minimaal 350 nachten per jaar is het op de Paranel kraakhelder. De European Southern Observatory (ESO) bouwde er daarom op 2.600 meter hoogte de Very Large Telescope, het vlaggenschip van de organisatie. De Very Large Telescope bestaat eigenlijk uit acht afzonderlijke telescopen, die net doen of ze één grote zijn. Het is de beste verrekijker die we hebben. Het turen naar het heelal vanaf de top van de Paranel levert dan ook schitterende plaatjes op.



Op 7 november van dit jaar publiceerde de ESO een wel heel bijzondere foto. De astronomen van de ESO hadden de Very Large Telescope voor het maken van die foto een keer niet op een ster, nevel of sterrenstelsel gemikt, maar op een ogenschijnlijk leeg, donker stukje hemel: het zogenaamde Chandra Deep Field. 55 uur lang ving de telescoop de fotonen op die vanuit het Chandra Deep Field in de lenzen vielen. Dat leverde het volgende plaatje op (klik op de foto voor de grote versie):



Op het eerste gezicht lijkt de foto niet zo bijzonder en zeker in vergelijking met de vele kunstwerken die Hubble afleverde, ook niet uitzonderlijk mooi of indrukwekkend. Indrukwekkend is de foto echter zeker. Elke lichtpuntje op de afbeelding is namelijk geen ster, maar een compleet sterrenstelsel! En elk sterrenstelsel bestaat op zijn beurt weer uit tientallen of zelfs honderden miljarden sterren. De duizenden lichtpuntjes op deze foto zijn zo elk afzonderlijk opgebouwd uit miljarden en miljarden sterren.

Het Chandra Deep Field vormt maar een piepklein gedeelte van het hemelgewelf, ongeveer een tiende van de grootte van de volle maan en een miljoenste deel van de hemelbol om ons heen. Indien je de Very Large Telescope of de Hubble Space Telescope op welk deel van het firmament zou richten, dan zou het resultaat in alle richtingen hetzelfde zijn; een onwaarschijnlijke hoeveelheid sterrenstelsels. In de meeste richtingen wordt het beeld echter vertroebeld door de sterren en nevels in onze eigen Melkweg, zoals de atmosfeer onze blik op de sterren verstoort.

Het licht dat op deze foto wordt weergegeven, deed er meer dan elf miljard jaar over om de lenzen van de Very Large Telescope in Chili te bereiken. De fotonen raceten elf miljard jaar lang met 300.000 kilometer per seconde door het heelal, voordat ze werden opgevangen in de spiegels op de top van de Paranel. De foto laat zodoende niet zien hoe het beeld momenteel is, maar hoe het heelal er 11 miljard jaar geleden uitzag, ongeveer drie miljard jaar na de Oerknal. Geschat wordt dat het heelal bijna veertien miljard jaar geleden ontstaan is, dus eigenlijk is dit een babyfoto van het universum.

Ook de Hubble Space Telescope staarde al eens langere tijd naar de donkere 'leegte' van het Chandra Deep Field. Het leverde tot twee maal toe een blik op het prille begin van het heelal op, waarvan hier de meest recente versie is weergegeven (zie foto). Ook hier geldt weer dat elke stip een compleet sterrenstelsel is, waarbij de meest verafgelegen sterrenstelsels 13 miljard lichtjaar van ons verwijderd zijn. De Hubble Deep Field-afbeeldingen zouden zo maar eens de belangrijkste foto's ooit gemaakt kunnen zijn. Ze laten tenslotte de oorsprong van het al zien.



Eigenlijk zijn de afstanden en getallen in het heelal te groot om met onze menselijke breinen te kunnen bevatten, maar George Smoot deed eerder dit jaar een aardige poging de structuur van het heelal begrijpelijk onder woorden te brengen in een 'TED Talk' (zie video). Smoot is een Amerikaanse natuurkundige die in 2004 de Nobelprijs ontving voor zijn onderzoek naar de kosmische achtergrondstraling. Deze straling vormt het restant van de oerknal en is min of meer gelijkmatig verspreid over het hele heelal. De 'sneeuw' op het beeldscherm van een televisie die niet goed afgesteld staat, wordt (mede) veroorzaakt door deze achtergrondstraling; je kijkt dan vanuit je luie stoel naar de warmtestraling van de oerknal. Kleine oneffenheden in de verspreiding van de straling zouden verantwoordelijk zijn voor de vorming van sterren en sterrenstelsels en uiteindelijk ook voor ons bestaan.

Afijn, Smoot houdt een enigszins ingewikkeld betoog, voor een leek als ik althans, maar de animaties die hij bij zijn relaas gebruikt zijn adembenemend mooi. Zo vlieg je met warp 1.000.000 door het heelal en zoom je in en uit op de slierten van sterrenstelsels die de structuur van het universum vormen (spoel de video vooruit naar ongeveer 10 minuut en 55 seconden voor het begin van de animatie). De beelden zijn voldoende om iedereen die lijdt aan een vorm van grootheidswaanzin subiet te genezen. 'All we are is dust in the wind', kweelde Kerry Livgren van de Amerikaanse band Kansas in de jaren tachtig. Het is eigenlijk nog een groteske overschatting van onze werkelijke rol in het heelal.



Aan het begin van de twintigste eeuw waren vele gebieden op aarde nog witte vlekken op een landkaart. We hadden geen idee hoe de binnenlanden van Afrika eruit zagen. Nu, aan het begin van de eenentwintigste eeuw, zijn al die lege plekken ingevuld. Voor het onbekende moeten we nu onze blikken omhoog richten, de ruimte in. Telescopen als de Hubble Space Telescope en de Very Large Telescope in Chili bieden ons een blik op het onmetelijke onbekende dat ons nog te wachten staat. Het is fascinerend om in een tijd te leven waarin dat mysterie langzamerhand ontrafeld wordt, al staan we nog slechts aan het begin van het begin van die ontdekkingsreis.