Afstanden en ouderdom

Iedereen die op een koude winteravond vanaf z’n balkon naar de Maan tuurt kijkt naar een hemelobject op een afstand van gemiddeld 384.400 kilometer. De baan van de Maan rondom de Aarde is niet perfect cirkelvormig, dus de ene keer staat de Maan ietsje dichterbij en de andere keer weer ietsje verder weg. Zoals we allemaal op de middelbare school bij de natuurkundeles hebben geleerd is de snelheid van het licht 300.000 kilometer per seconde (nou ja, eigenlijk is het 299.792,458 km per s, maar een kniesoor die daar op let). De Maan geeft zelf geen licht, maar hij weerkaatst het zonlicht dat op z’n oppervlakte valt. Dit betekent dus dat dat weerkaatste licht er 1,3 seconde over doet om de Aarde te bereiken. Als we dus naar de Maan kijken zien we deze zoals hij ruim 1 seconde geleden was. We kijken dus naar een stukje ‘recente geschiedenis’.

Duidelijk zal zijn dat hoe verder weg een hemelobject staat hoe langer het licht er over zal doen om ons te bereiken. De Zon staat op een gemiddelde afstand van 149,6 miljoen kilometer. Een behoorlijke grote afstand zullen de lezers van dit blad ongetwijfeld zeggen. Een auto die onafgebroken 100 kilometer per uur zou rijden eh….. vliegen, zou er dan nog ruim 170 jaar over doen om die afstand te overbruggen. Hoe lang doet het licht er over? Even een rekenmachientje er bij en de uitkomst is snel berekend: ruim 8 minuten! Kortom, als we overdag vanuit het zonovergoten Delfshaven naar de meest dichtbije ster kijken zien we deze feitelijk zoals hij er 8 minuten geleden uitzag. Ook hier weer: we kijken dus in het verleden.

En zo kunnen we uiteraard doorgaan met objecten die nog verder weg staan. De verste planeet is Pluto op een gemiddelde afstand van 5,9 miljard kilometer van de zon, pakweg zo’n 5 en een half uurtjes met de lichtsnelheid. Sterrenkundigen hebben voor de grotere afstanden een gemakkelijker eenheid bedacht dan kilometers: het lichtjaar. Dat is de afstand die het licht in één jaar aflegt. In kilometers: 9500 miljard kilometer oftewel 9,5 biljoen kilometer. Klinkt best wel veel, maar voor sterrenkundigen stelt het niet veel voor. De meest dichtbije ster na de zon is Proxima Centauri in het sterrenbeeld Centaurus. Dat sterrenbeeld kunnen we vanuit Delfshaven helaas niet zien, want het staat aan de zuidelijke sterrenhemel, die vanonder de Evenaar wel te aanschouwen is. De afstand tot Proxima Centauri is 4,3 lichtjaar. Zelfde verhaal als daarnet: als we kijken naar Proxima Centauri op een koude decemberavond dan zien we het licht zoals dat zomer 2001 deze ster verliet. In de tussentijd kan de ster als een supernova geexplodeerd zijn, maar dat merken we pas over enkele jaren.

De vraag rijst natuurlijk hoe lang we door kunnen gaan met in het verleden turen? Hoe ver kunnen we nu kijken met onze telescopen? Hoe ver terug in de tijd kunnen we dus kijken? Dan moeten we niet meer kijken naar sterren in ons eigen melkwegstelsel, maar naar andere sterrenstelsels. In het sterrenbeeld Andromeda staat zo’n sterrenstelsel, M31 genaamd (zie foto). Deze staat op een afstand van 2,2 miljoen lichtjaar. Dit sterrenstelsel is ’s zomers nog net met het blote oog te zien. Het licht ervan vertrok toen de verre voorouders van de mens net Centraal Afrika zo’n beetje verlieten om de wijde wereld te gaan verkennen. Is 2,2 miljoen lichtjaar afstand ver? Nee, sterrenkundigen lachen daarom. Voor hen begint het pas echt ver te worden als we praten over miljarden lichtjaren. Sterrenstelsels zijn bij die afstanden op een gegeven moment niet lichtsterk genoeg om nog te kunnen zien, zelfs niet met de gigantische telescopen van tegenwoordig. Maar er zijn andere objecten, zoals de zogenaamde quasars, die veel meer licht uitstralen als ‘gewone’ sterrenstelsels. Dit zijn waarschijnlijk sterrenstelsels met een enorm zwaar zwart gat in hun kern en doordat deze complete sterren op kunnen slokken, die in hun laatste levensogenblik nog eventjes al hun energie de ruimte in stralen, zijn ze zo lichtsterk. De meest ver weg staande quasar, met de exotische naam GB1508+5714, staat op een afstand van ongeveer 12 miljard jaar. Dat licht werd dus uitgezonden op een moment dat Aarde, Zon en Maan nog geheel niet bestonden! Want het zonnestelsel is zo’n 5 miljard jaar geleden ontstaan.

Is die 12 miljard jaar de uiterste grens van het heelal? Nee, nog net niet. Sterrenkundigen hebben kortgeleden ontdekt dat de leeftijd van het heelal 13,7 miljard jaar is, met een foutmarge van 1%. We kunnen dus in principe nog verderweg staande objecten zien, maar 13,7 miljard lichtjaren is echt de limiet. Zo ver kunnen we trouwens niet kijken, maar daarover zal ik een volgende keer wel weer vertellen.

Arie Nouwen