Astro-blog 57: Een aantal basisbegrippen op een rijtje

In het heelal komt een verwarrende diversiteit aan objecten voor. In deze astro-blog is één en ander nog eens op een rijtje gezet.

23 mei 2010

Onze planeet, de aarde, is een aan de buitenkant steenachtige bol, die van binnen gloeiend en vloeibaar is. Onze aarde is één van de acht planeten die om de zon draaien. De planeten die het dichtst bij de zon hun banen draaien, Mercurius, Venus, de aarde en Mars, zijn qua grootte vergelijkbaar met de aarde en allen steenachtig. Veel verder weg zijn Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Deze vier zijn veel groter dan de steenachtige planeten en bestaan voornamelijk uit gas. Ze worden dan ook de gasreuzen genoemd. Een hele bijzondere van die vier is Saturnus, voorzien van duidelijk zichtbare ringen (zie bovenstaande foto).

Zoals gezegd draaien de acht genoemde planeten, waarvan de aarde er één is, om de zon. Onze zon is een ster, gewoon één van de vele miljarden, niet bijzonder groot, eerder wat aan de kleine kant. Heel veel sterren, vermoedelijk de meeste, hebben planeten. Naar zulke "exoplaneten", planeten dus bij andere sterren dan de zon, wordt op dit moment actief gezocht. Ze zijn moeilijk te zien naast het felle licht van de ster waar ze omheen draaien. Toch zijn er al een paar honderd gevonden. Veel planeten hebben manen. De aarde heeft één maan, een planeet als Jupiter heeft een paar grote manen en tientallen kleintjes.

Net als onze ster, de zon, zijn andere sterren brandende gasbollen. Strikt genomen branden ze niet gewoon, het zijn eigenlijk kernreactoren, waar materie rechtstreeks in een gigantische hoeveelheid energie wordt omgezet. Er zijn sterren die, zoals onze zon, miljarden jaren meegaan. Er zijn er echter ook die zo kwistig met hun brandstof omgaan, dat die al na een paar honderd miljoen jaar op begint te raken. Zo'n uitgeputte ster blaast dan in een gigantische, fel oplichtende explosie (super-nova) het buitenste deel van z'n materiaal het heelal in. Het binnenste deel stort in. Als het een heel zware ster was, veel zwaarder dan onze zon, blijft een zeer massief, heel klein object over, dat "zwart gat" genoemd wordt. Door de enorme zwaartekracht aan de oppervlakte van een zwart gat, kan niets aan de aantrekkingskracht ervan ontsnappen, zelfs licht niet. Zwarte gaten zijn dan ook niet rechtstreeks te zien, maar te herkennen de invloed die ze uitoefenen op hun omgeving. Als onze zon een even zwaar zwart gat zou zijn, zouden alle planeten gewoon hun banen blijven draaien, de aantrekkingskracht bleef dan immers gelijk. Het bijzondere van een zwart gat is niet dat het zo zwaar is, maar dat het zo compact is, waardoor je zo dicht bij het zwaartepunt kunt komen, dat geen ontsnappen meer mogelijk is.

Onze zon maakt met honderden miljarden andere sterren deel uit van de Melkweg. De Melkweg is op zijn beurt één van de honderden miljarden sterrenstelsels in het heelal. Een sterrenstelsel heeft de vorm van een pannenkoek, enigzins bol in het midden. Het dichstbijzijnde andere sterrenstelsel is de Andromedanevel, waarvan het licht, dat elke seconde driehonderd duizend kilometer aflegt, er twee miljoen jaar over deed om bij ons te komen. De meeste sterrenstelsels hebben spiraalvormige uitlopers. Sterrenstelsels komen voor in groepen, en die groepen weer in clusters en die clusters in superclusters. De superclusters tenslotte maken deel uit van filamenten, een soort flarden. Op de allergrootste schaal bezien lijkt het heelal op zeepsop.

Het grootste deel van het heelal bestaat uit ogenschijnlijk lege ruimte. Inmiddels weten we echter dat de meeste materie in het heelal door ons niet rechtstreeks kan worden waargenomen, het is "donkere materie". Desondanks is het heelal enorm leeg.

Even terugkerend naar ons zonnestelsel (de zon met z'n acht planeten): in dit zonnestelsel zwerven nog allerlei andere objecten rond. Zo zijn er steenklompen, in grootte varierend van micrometers tot vele kilometers. Aan de kraters op onze maan is te zien wat deze steenklompen kunnen aanrichten als ze inslaan. Zo'n steenklomp die inslaat heet een meteoriet. De meeste meteorieten die de aardatmosfeer binnendringen verbranden daar door de wrijving. We zien alleen een kort opflitsende lichtstreep. Sommige bereiken het aardoppervlak. De meeste zijn dan niet meer dan enkele centimeters groot. Heel af en toe dringt een veel grotere meteoriet de dampkring binnen. Zo was een kilometers grote steenklomp vermoedelijk verantwoordelijk voor het uitsterven van de dinosauriers.

Een laatste soort object dat hier een plaatsje verdient is de komeet. Een komeet is een soort reusachtige sneeuwbal in een langgerekte baan om de zon. Als kometen in de buurt van de zon komen vormt zich een staart die van de zon af wijst. In tegenstelling tot meteorieten zijn kometen vaak wekenlang zichtbaar. De meeste kometen zijn alleen met een telescoop te zien, maar eens in de zoveel jaar is er eentje waarvan de staart met het blote oog waarneembaar is.

Er zijn nog veel meer soorten objecten in het heelal, maar de hier genoemde zijn de meest bekende soorten.

Ik ben bij het geven van astronomie-cursus altijd al heel blij als de volgende hierarchie bekend is:

  • De zon is één van de vele sterren, niet bijzonder groot, wel relatief dichtbij en daarom verblindend fel
  • Om sterren draaien vaak planeten
  • Om planeten draaien meestal manen
  • Onze zon met z'n planeten, waaronder de aarde, heet het zonnestelsel
  • Onze zon maakt met zo'n honderd miljard andere sterren deel uit van het sterrenstelsel de Melkweg
  • Er zijn ontelbare andere sterrenstelsels die op zich weer in groepen voorkomen

De video "Powers of Ten" gaat over grootte-orden in het heelal. Beginnend bij een picknick-tafereeltje aan het water wordt steeds verder uitgezoomd. Telkens na verloop van tien seconden is de afstand tot dit tafereel vertienvoudigd, waardoor steeds meer van het heelal te zien is. "Powers of Ten" is gemaakt door Charles en Ray Eames in 1977. De video is enigszins verouderd, tegenwoordig zouden we nog twee a drie stappen verder kunnen uitzoomen. Aan het einde van de video wordt weer ingezoomd, tot uiteindelijk de deeltjes waaruit atoomkernen bestaan zichtbaar worden. Het idee voor "Powers of Ten" komt van de Nederlandse pedagoog Kees Boeke, die het al in 1957 uitwerkte in een boekje: "Cosmic View, The Universe in 40 Jumps"

JdeH

Foto van Saturnus bovenaan deze blog: NASA, Voyager 2