Zes boodschappers uit de ruimte

DOOR ONTWAAKT!-CORRESPONDENT IN JAPAN

VOORTDUREND arriveren er boodschappers uit de ruimte. Ze hebben verbazingwekkende informatie over het onmetelijke, ons omringende heelal bij zich. Deze boodschappers, zes in totaal, reizen met de snelheid van het licht, 300.000 kilometer per seconde. Een van hen is zichtbaar, maar de andere zijn allemaal onzichtbaar voor het menselijk oog. Wie zijn het?

Het elektromagnetisch spectrum

Al meer dan 300 jaar is bekend dat als licht door een prisma gaat, het er uitkomt in de zeven hoofdkleuren van de regenboog. Dit laat zien dat gewoon licht alle zeven kleuren van de regenboog bevat in de volgorde rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet.

Licht wordt opgevat als een stroom massaloze deeltjes, fotonen genoemd, die ook een golfkarakter hebben. De afstand tussen de top van de ene en de top van de volgende golf wordt de golflengte genoemd en wordt gemeten in ångström, afgekort Å. Deze eenheid is gelijk aan een tienmiljardste van een meter. Zichtbaar licht zit tussen de 4000 en 7000 ångström, en licht van verschillende golflengten manifesteert zich in verschillende kleuren. — Zie de illustratie op blz. 15.

Fotonen kunnen echter ook nog andere golflengten hebben. Voor de stromen fotonen, elektromagnetische straling genoemd, worden afhankelijk van hun golflengte verschillende benamingen gebruikt. Beneden de 4000 ångström, waar golflengten korter worden dan die van zichtbaar licht, dienen de elektromagnetische golven zich achtereenvolgens aan als ultraviolette (UV) straling, röntgenstraling en gammastraling. Als de golven langer zijn dan 7000 ångström, zijn ze niet meer zichtbaar maar bevinden ze zich in het van infrarood tot radiogolven lopende deel van het elektromagnetische spectrum. En daar hebben wij dan de „zes boodschappers” uit de ruimte. Ze brengen ons een schat aan informatie over hemellichamen. Laten wij nu beschouwen hoe men waardevolle informatie uit hen loskrijgt.

Zichtbaar licht — de eerste boodschapper

Sinds Galilei in 1610 zijn telescoop op de hemel richtte, hebben astronomen tot 1950 hoofdzakelijk optische telescopen gebruikt om het heelal te bestuderen. Zij waren slechts met het zichtbare gedeelte van het elektromagnetische spectrum bekend. Sommige objecten aan de hemel konden met optische kijkers slechts heel vaag waargenomen worden, en astronomen maakten fotografische opnamen om ze te bestuderen. Nu komen elektronische detectoren die bekendstaan als CCD’s en die 10 tot 70 maal zo gevoelig zijn als de fotografische plaat, steeds meer in zwang. De zichtbare boodschapper verschaft informatie over dichtheid, temperatuur en chemische samenstelling van sterren alsook over afstanden.

Om licht op te vangen worden steeds grotere telescopen gebouwd. Sinds 1976 was de grootste spiegeltelescoop in de wereld de 6-meter-telescoop van de Zelentsjoekskaja Astrofysische Sterrenwacht in de Kaukasus (Rusland). In april 1992 werd echter de nieuwe Keck-telescoop op de Mauna Kea op Hawaii voltooid.a In plaats van een enkele spiegel heeft de Keck-telescoop een combinatie van 36 zeshoekige spiegelsegmenten. De segmenten hebben een gecombineerde diameter van 10 meter.

Er is een tweede Keck-telescoop in aanbouw naast de eerste, die nu Keck I genoemd wordt, en de twee zullen wellicht als een optische interferometer kunnen functioneren. Hiertoe moeten beide 10-meter-telescopen per computer gekoppeld worden, wat resulteert in een mogelijk scheidend vermogen van een enkele spiegel met een doorsnede van 85 meter. „Scheidend vermogen” of „resolutie” duidt op het vermogen details te onderscheiden.

De Tokyo National Astronomical Observatory laat op de Mauna Kea een 8,3 meter optische/infrarode telescoop bouwen die Subaru zal heten (de Japanse naam voor de sterrengroep de Plejaden). Deze zal een dunne spiegel hebben, ondersteund door 261 ’actuatoren’ (bekrachtigers, verstelbare dragers) die iedere seconde de vorm van de spiegel zullen bijstellen om te compenseren voor eventuele vervormingen in het spiegeloppervlak. Ook aan andere enorme telescopen wordt gebouwd, zodat wij beslist nog meer zullen vernemen van boodschapper nummer een — zichtbaar licht.

Radiogolven — de tweede boodschapper

De ontdekking dat er radiogolven worden uitgezonden vanuit de Melkweg, dateert van 1931, maar pas in de jaren ’50 gingen er naast optische astronomen ook radioastronomen aan de slag. Met de ontdekking van radio-emissies uit het heelal werd ook datgene waarneembaar wat niet met optische telescopen te zien was. Het opvangen van radiogolven maakte het mogelijk het centrum van ons sterrenstelsel te zien.

De golflengte van radiogolven is groter dan die van zichtbaar licht, en daarom zijn er grote antennes nodig om het signaal op te vangen. Voor gebruik bij radioastronomie zijn schotelantennes gebouwd met een doorsnede van wel 90 meter of meer. Omdat zelfs bij instrumenten van die grootte de resolutie slecht is, koppelen astronomen een aantal in een rij, langs een ’basislijn’, staande radiotelescopen per computer aan elkaar in een techniek die radio-interferometrie wordt genoemd. Hoe groter de afstand is tussen de telescopen, des te beter de beeldscherpte.

Een zo’n koppeling omvat de 45-meter-antenne van de Nobeyama Radio Observatory in Japan, de 100-meter-antenne in Bonn (Duitsland) en een 37-meter-telescoop in de Verenigde Staten. Dit soort koppeling wordt ’very long baseline interferometry’ (VLBI) genoemd, een aanpak die resulteert in een resolutie van een duizendste van een boogseconde, ofwel de mogelijkheid om een object van 1,8 meter in het vierkant op de maan te onderscheiden.b Zo’n VLBI worden alleen begrenzingen opgelegd door de diameter van de aarde.

De Nobeyama Radio Observatory gaat nog een stap verder bij het opvangen van deze boodschapper, omdat men een 10-meter-radioantenne in de ruimte gaat plaatsen. Deze zal in 1996 vanuit Japan gelanceerd worden en zal gekoppeld worden aan radiotelescopen in Japan, Europa, de Verenigde Staten en Australië, waardoor een ’basislijn’ wordt gecreëerd van 30.000 kilometer. Met andere woorden, deze koppeling zal functioneren als een gigantische telescoop die driemaal zo groot is als de aarde! Ze zal een scheidend vermogen hebben van 0,0004 boogseconde, hetgeen betekent dat ze een object van 70 centimeter op de maan zal kunnen onderscheiden. Onder de naam VLBI Space Observatory Programme, of kortweg VSOP, zullen kernen van sterrenstelsels en quasars ermee in kaart gebracht en bestudeerd worden, plekken waar men superzware zwarte gaten vermoedt. Als de tweede boodschapper uit het heelal leveren radiogolven fantastische prestaties en ze zullen informatie aangaande hun bronnen blijven verschaffen.

Röntgenstralen — de derde boodschapper

De eerste waarnemingen van röntgenstraling werden in 1949 gedaan. Aangezien röntgenstralen niet door de atmosfeer van de aarde heen kunnen dringen, moesten astronomen wachten op de ontwikkeling van raketten en kunstmanen voordat zij informatie van deze boodschapper ontvingen. Röntgenstralen ontstaan bij extreem hoge temperaturen en daarom verschaffen ze informatie over de hete atmosfeer van sterren, restanten van supernova’s, clusters van sterrenstelsels, quasars en theoretische zwarte gaten. — Zie Ontwaakt! van 22 maart 1992, blz. 5-9.

In juni 1990 werd de röntgensatelliet ROSAT gelanceerd, die erin is geslaagd de hele röntgenhemel in kaart te brengen. Uit de verzamelde informatie bleek dat er over de hele hemel verdeeld vier miljoen röntgenbronnen zijn. Er bestaat echter een onbekende gloed van achtergrondstraling tussen deze bronnen. Deze zou afkomstig kunnen zijn van clusters van quasars, waarvan men denkt dat ze de energierijke kernen zijn van sterrenstelsels dicht bij wat sommige astronomen de „rand van het zichtbare universum” noemen. Mettertijd mogen wij verwachten nog meer informatie van deze röntgenboodschapper op te pikken.

Infraroodstraling — de vierde boodschapper

De eerste observaties in het infrarood vonden in de jaren ’20 plaats. Aangezien waterdamp infraroodstraling absorbeert, maakt men voor optimale resultaten bij het onderzoeken van deze boodschapper gebruik van satellieten. In 1983 werd de InfraRood Astronomische Satelliet (IRAS) gebruikt om de hele infraroodhemel in kaart te brengen en werden 245.389 infraroodbronnen ontdekt. Ongeveer 9 procent (22.000) van de objecten zijn kennelijk ver verwijderde sterrenstelsels.

Optische telescopen kunnen niet door alle gebieden van gas en stof in het heelal heen kijken. Deze vierde boodschapper maakt het echter mogelijk verder door het stof te „kijken” en hij is bijzonder waardevol als het gaat om het waarnemen van het centrum van ons melkwegstelsel. Geleerden ontwikkelen plannen om een infraroodtelescoop in een baan om de aarde te brengen die Space Infrared Telescope Facility gaat heten en die 1000 maal zo gevoelig is als IRAS.

Ultraviolette straling — de vijfde boodschapper

De eerste astronomische observatie van ultraviolette (UV) straling vond plaats in 1968. De ozonlaag houdt het merendeel van deze straling tegen zodat ze niet de aarde bereikt. De in april 1990 gelanceerde Hubble-ruimtetelescoop is toegerust om zowel zichtbare als UV-straling waar te nemen en zal zich richten op 30 quasars tot op een afstand van tien miljard lichtjaren.c Met andere woorden, door de ultraviolette boodschapper waar te nemen is het mogelijk te zien hoe het universum er zo’n tien miljard jaar geleden uitzag. Men hoopt dat deze boodschapper veel mysteries van het heelal zal onthullen.

Gammastralen — de zesde boodschapper

Gammastralen zijn hoog-energetische stralen van extreem korte golflengte. Gelukkig verhindert de atmosfeer de meeste van deze schadelijke stralen het aardoppervlak te bereiken. Deze boodschapper wordt in verband gebracht met gebeurtenissen van grote heftigheid in het heelal. Op 5 april 1991 lanceerde de NASA de Gamma Ray Observatory. Die verricht onderzoek aan gebeurtenissen rond quasars, supernova’s, pulsars, theoretische zwarte gaten en andere verre objecten.

Met de komst van het ruimtevaarttijdperk zijn astronomen nu in staat waarnemingen te doen aan het hele elektromagnetische spectrum, van radiogolven tot gammastralen. Het is werkelijk een gouden tijd voor astronomen. Wanneer wij ’onze ogen naar omhoog heffen’, zijn wij nu in staat — met de hulp van de zes boodschappers van stellaire bronnen — de verbijsterende wijsheid van de Schepper van dit alles te ’zien’ (Jesaja 40:26; Psalm 8:3, 4). Terwijl astronomen ermee voortgaan de informatie te decoderen die deze boodschappers bij zich dragen, zullen wij ons blijven voelen als Job meer dan 3000 jaar geleden: „Ziet! Dit zijn de zomen van zijn wegen, en wat een gefluister van een zaak is er omtrent hem gehoord!” — Job 26:14.

[Voetnoten]

[Tabel op blz. 15]

(Zie publicatie voor volledig gezette tekst)

0,1 Å Gammastralen

1 Å Röntgenstralen

10 Å

100 Å UV

1000 Å

4000 - 7000 Å Zichtbaar licht

10.000 Å Infrarood

10μ

100μ Radio

1 mm

1 cm

10 cm

1 m

[Illustratie op blz. 15]

Met de VSOP-ruimte-radiotelescoop zal het mogelijk worden een 70 centimeter groot object op de maan te onderscheiden

[Verantwoording]

VSOP: Met toestemming van de Nobeyama Radio Observatory, Japan

[Illustratie op blz. 15]

Een tekening van de optische/infrarode telescoop Subaru, nu in aanbouw

[Verantwoording]

Subaru: Met toestemming van de National Astronomical Observatory, Japan