De toekomst van het heelal

Dit is de laatste aflevering van 'los van de aarde'. In 32 columns heb ik u laten kijken en proeven in de sterrenkundige keuken. Sommige columns waren (te) moeilijk, maar de boodschap dat het sterrenkundige bedrijf een fascinerend bedrijf is, is hopelijk overgekomen.

Onderwerpen van een grote diversiteit zijn aan de orde geweest: de oerknal, stervende sterren, onzichtbare materie, kosmische lichtkogels en kosmische lenzen, de verste sterrenstelsels en quasars, maar ook de maan, de planeet Venus en bekende sterrenbeelden. Daarnaast is het verschil tussen astronomie en astrologie aan de orde geweest.

Wat dat laatste betreft herhaal ik nog eens: sterrenkundigen maken geen horoscopen, lezen ze zelden en vertrouwen ze nooit, want ze weten dat de astrologie klinkklare nonsens is. Sommigen van u herinneren zich wellicht dat er naar aanleiding van dit laatste standpunt een onafhankelijk onderzoek naar de voorspellingswaarde van de astrologie wordt uitgevoerd. Enige vooruitgang in dit onderzoek valt te melden, maar voor echte resultaten moeten we nog even wachten. Deze krant zal u zeker op de hoogte houden.

Astronomische technieken, zowel met optische als radiotelescopen, zijn de revue gepasseerd. U heeft kunnen lezen over nieuwe grote telescopen, sterrewachten op hoge bergen in exotische oorden, de Hubble ruimtetelescoop en de faam van de Nederlandse astronomie.

Terugkijkend komt de veel gestelde vraag 'wat is het nut van de sterrenkunde?' boven. Het antwoord op deze vraag is niet zo gemakkelijk. Sterrenkundig onderzoek is niets anders dan natuurkundig onderzoek in het groot. In tegenstelling tot de natuurkundige kan de sterrenkundige de astrofysische processen niet zelf beinvloeden. Hij kan geen vuurtje onder z'n ster zetten of er rontgenstraling op laten vallen. Het laboratorium van de astronoom is echter wel veel groter dan dat van de fysicus, en er heersen omstandigheden in het heelal die in geen aards laboratorium zijn na te bootsen. In die zin is de astronoom dus ver in het voordeel. Uiteindelijk zijn natuur- en sterrenkunde onlosmakelijk verbonden (tot spijt van sommige sterrenkunde-studenten. . .) en zijn beide fundamentele natuurwetenschappen.

Populair gezegd is sterrenkunde bedrijven te vergelijken met het maken van een ontdekkingsreis op een oneindig grote oceaan, op zoek naar verre, onbekende oorden. Op afstand proberen we die oorden te begrijpen - gebruik makend van de op aarde geldende natuurwetten - en proberen we ogenschijnlijk verschillende oorden en omstandigheden met elkaar in verband te brengen. Als zodanig is het nut van de astronomie klein. Het is echter ontegenzeggelijk een cultuurgoed! Dat het een fascinerend cultuurgoed is, blijkt wel uit de grote belangstelling van leken voor populaire lezingen, uit het bezig zijn van duizenden amateur-astronomen in Nederland, en bij manifestaties zoals open dagen en sterrenkijkavonden op volks- en professionele sterrewachten.

Ik heb geprobeerd u in deze rubriek een beetje inzicht in de bouw van het heelal bij te brengen. Dat de zon een ster is, de aarde als een van negen planeten om die zon draait, dit (nietige) zonnestelsel zich ergens in een geweldige schijf van sterren bevindt en dat er nog miljarden meer van zulke sterrenstelsels zijn, het is allemaal aan de orde geweest. Wat niet aan de orde is geweest, is de toekomst van het heelal. Dat is een mooi onderwerp om deze rubriek mee af te sluiten.

De sterrenkundigen denken dat het heelal ongeveer 15 miljard jaar geleden ontstaan is. Sinds dat moment van ontstaan, de oerknal of big bang, wordt het heelal geleidelijk groter. Dat uitdijende heelal bevindt zich niet in een ruimte, maar is de ruimte zelf. Die ruimte in haar geheel wordt steeds groter, net als het oppervlak van een ballon die opgeblazen wordt. De materie in het heelal is samngeklonterd in miljarden sterrenstelsels welke gewoonlijk in grote groepen (clusters) voorkomen. De onderlinge zwaartekracht-aantrekking tussen die klonten materie oefent een remmende werking uit op de algemene expansie, en resulteert in een geleidelijke vertraging van deze laatste.

Een van de raadsels van de kosmologie is, dat de expansie zo goed in balans is met de zwaartekracht-aantrekking binnen het heelal. De toekomst van het heelal ligt besloten in het preciese karakter van die balans: zal de expansie het winnen of de zwaartekracht-aantrekking?

Twee scenario's zijn denkbaar. Als er voldoende materie in het heelal is zal de expansie op zeker moment stoppen. Dat zou over enkele tientallen miljarden jaren kunnen gebeuren. De zwaartekracht blijft echter werken: de expansie zal in een inkrimping overgaan. Het omgekeerde proces van het expanderende heelal zal zich gaan afspelen. Het contraherende heelal zal kleiner en kleiner, en warmer en warmer gaan worden.

Op zeker moment zullen de sterrenstelsels elkaar raken. Weer later zullen ze niet meer afzonderlijk bestaan, en zullen alle sterren met hoge snelheden, als moleculen in een dicht gas, door elkaar bewegen. Omdat het heelal relatief leeg is zullen de sterren niet met elkaar in botsing komen. Intussen is het heet geworden in het heelal: de hemel zal zo heet worden als het oppervlak van de sterren zelf. Uiteindelijk zal het gehele heelal door haar eigen zwaartekracht in elkaar storten. We spreken van de big crunch.

Er zijn aanwijzingen dat dit niet het scenario is, waarvoor het heelal zal kiezen. Er is wellicht te weinig materie om de expansie een halt toe te roepen: de expansie zal waarschijnlijk eeuwig doorgaan. Zo'n honderd biljoen (1014) jaar van nu zijn dan alle sterren opgebrand en bestaat het heelal uit lichtzwakke afkoelende sterren, neutronensterren en zwarte gaten. Na zo'n duizend biljoen jaar zijn de planeten losgeraakt van hun sterren: de aarde zweeft ergens los in ons sterrenstelsel, de Melkweg.

Doordat het heelal steeds groter wordt, raakt het verband zoek: sterrenstelsels bestaan niet meer na zo'n 101500 (een 1 met 1500 nullen) jaar. Dan zal het heelal bestaan uit koude ijzeren bollen (dat blijft er over van de afkoelende sterren), compacte neutronensterren en zwarte gaten. Het heelal wordt groter en groter, en kouder en kouder.

Overigens maakt het voor dat laatste getal niet zoveel meer uit of we spreken in eenheden van seconden of jaren. Sterrenkundigen denken in het groot; het was een plezier u te laten meedenken.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden