Die ontsagwekkende heelal
So geheimsinnig, en tog so pragtig
HIERDIE tyd van die jaar wink die naghemel met juweleprag. Hoog bo ons koppe stap die magtige Orion, wat gedurende Januarie-aande vanaf Anchorage, Alaska, tot in Kaapstad duidelik sigbaar is. Het jy onlangs die hemelse skatte wat in welbekende sterrebeelde, soos Orion, te vinde is van naderby bekyk? Sterrekundiges het kort gelede met behulp van die onlangs herstelde Hubble-ruimteteleskoop daarna gekyk.
Orion se swaard hang aan die drie sterre van sy gordel. Die wasige ster in die middel van die swaard is eintlik glad nie ’n ster nie, maar die bekende Orion-newel, en dit is pragtig selfs as jy net deur ’n gewone teleskoop daarna kyk. Die sagte skynsel is egter nie die enigste rede waarom dit professionele sterrekundiges fassineer nie.
“Sterrekundiges ondersoek die Orion-newel en sy talle jong sterre omdat dit die grootste en aktiefste streek vir die geboorte van sterre in ons deel van die Sterrestelsel is”, berig Jean-Pierre Caillault in die tydskrif Astronomy. Die newel is blykbaar ’n kosmiese kraamsaal! Toe die Hubble-teleskoop die Orion-newel gefotografeer het en besonderhede vasgevang het wat nog nooit voorheen gesien is nie, het sterrekundiges nie net sterre en gloeiende gas gesien nie, maar iets wat Caillault beskyf as “wasige klein ovale. Vlekke oranje lig. Hulle lyk soos stukkies van jou middagete wat per ongeluk op die foto geval het.” Wetenskaplikes glo egter nie dat hierdie wasige ovale foute is wat in die donkerkamer ontstaan het nie, maar dat hulle eerder “protoplanetêre skywe [is], sonnestelsels-in-wording wat oor ’n afstand van 1500 ligjare gesien word”. Word sterre—trouens, hele sonnestelsels—op hierdie oomblik in die Orion-newel gebore? Baie sterrekundiges glo dat dit wel die geval is.
Van kraamsaal tot begraafplaas vir sterre
Waar Orion met sy boog in sy hand stap, lyk dit asof hy voor die sterrebeeld Taurus, die bul, te staan kom. ’n Klein teleskoop sal ’n mens ’n dowwe ligkolletjie, naby die punt van die bul se suidelike horing, laat sien. Dit word die Krapnewel genoem, en deur ’n groot teleskoop lyk dit of daar ’n ontploffing is, soos op bladsy 9 gewys word. As die Orion-newel ’n kinderkamer vir sterre is, dan is die Krapnewel langsaan dalk die graf van ’n ster wat ’n dood van onbegryplike geweld gesterf het.
Daardie ontsaglike hemelse ramp is dalk deur Chinese sterrekundiges opgeteken, wat ’n “Besoekerster” beskryf het wat op 4 Julie 1054 skielik in Taurus verskyn het en so helder geskyn het dat dit 23 dae lank gedurende die dag gesien kon word. “’n Paar weke lank”, berig die sterrekundige Robert Burnham, “het die ster geskitter met die lig van ongeveer 400 miljoen sonne.” Sterrekundiges noem so ’n skouspelagtige sterselfmoord ’n supernova. Nou nog, amper duisend jaar ná dit gesien is, snel die skerwe wat deur daardie ontploffing veroorsaak is teen ’n geraamde spoed van 80 miljoen kilometer per dag deur die ruimte.
Die Hubble-ruimteteleskoop was ook in hierdie gebied aan die werk, en dit het diep in die hartjie van die newel ingetuur en volgens die tydskrif Astronomy “besonderhede in die Krap [ontdek] wat sterrekundiges nooit verwag het nie”. Die sterrekundige Paul Scowen sê dat die ontdekkings “teoretiese sterrekundiges nog lank sal laat kopkrap”.
Sterrekundiges, soos Robert Kirshner van Harvard, glo dat dit belangrik is om supernova-oorblyfsels soos die Krapnewel te verstaan omdat hulle gebruik kan word om die afstande na ander galaksies te meet, en dit is op die oomblik ’n gebied van intensiewe navorsing. Soos ons gesien het, het meningsverskille oor die afstande na ander galaksies onlangs aanleiding gegee tot ’n lewendige debat oor die oerknalteorie van die oorsprong van die heelal.
Nog verder as Taurus, maar steeds gedurende Januarie in die westelike hemel van die Noordelike Halfrond sigbaar, is daar ’n dowwe skynsel in die Andromeda-sterrebeeld. Daardie skynsel is die Andromeda-galaksie, die heel verste voorwerp wat met die blote oog gesien kan word. Die wonders van Orion en Taurus is in ons eie kosmiese omgewing—net ’n paar duisend ligjare van die aarde af. Nou kyk ons egter oor ’n geraamde tweemiljoen ligjare na ’n groot spiraal sterre wat baie dieselfde is as ons eie sterrestelsel, die Melkweg, maar selfs groter—ongeveer 180 000 ligjare van die een punt na die ander. Terwyl ons na die sagte skynsel van Andromeda kyk, word ons oë gebaai in lig wat miskien meer as tweemiljoen jaar oud is!
In die laaste jare het Margaret Geller en ander sterrekundiges ambisieuse programme aangepak om al die galaksies rondom ons in drie dimensies te karteer, en die resultate het ernstige vrae oor die oerknalteorie laat ontstaan. In plaas van ’n eweredige verspreiding van galaksies in alle rigtings te sien, het die kosmiese kartograwe ’n “tapisserie van galaksies” ontdek in ’n struktuur wat miljoene ligjare ver strek. “Hoe daardie tapisserie uit die amper homogene materie van die pasgebore heelal geweef is, is een van die mees kritieke vrae in die kosmologie”, sê ’n onlangse verslag in die hoogaangeskrewe tydskrif Science.
Ons het vanaand begin met ’n kykie na ons Januarie-naghemel en het gou nie net asemrowende skoonheid ontdek nie, maar ook vrae en geheime wat verband hou met die wese en ontstaan van die heelal. Hoe het dit begin? Hoe het dit tot op hierdie huidige, komplekse stadium ontwikkel? Wat gaan met die hemelwonders rondom ons gebeur? Is daar iemand wat weet? Kom ons kyk.
[Venster op bladsy 8]
Hoe weet hulle hoe ver dit is?
Wanneer sterrekundiges vir ons sê dat die Andromeda-galaksie tweemiljoen ligjare ver is, is dit eintlik net ’n ingeligte raaiskoot. Niemand het al ’n manier uitgevind om sulke verbysterende afstande direk te meet nie. Afstande na die heel naaste sterre, dié binne sowat 200 ligjare, kan direk deur middel van sterreparallaks gemeet word, wat eenvoudige trigonometrie behels. Maar dit werk slegs vir sterre wat so naby aan die aarde is dat dit lyk asof hulle effens beweeg terwyl die aarde om die son beweeg. Die meeste sterre, en alle galaksies, is baie verder weg. En dít is waar die raaiery begin. Selfs sterre wat betreklik naby aan ons is, soos die bekende rooi superreus Betelgeuse in Orion, is aan hierdie raaiery onderworpe, met geraamde afstande daarvoor wat wissel van 300 tot meer as 1000 ligjare. Ons moet dus nie verbaas wees as ons uitvind dat daar meningsverskille onder sterrekundiges is aangaande galaktiese afstande wat ’n miljoen keer groter is nie.
[Venster op bladsy 8]
Supernovas, Pulsars en Swartgate
In die hartjie van die Krapnewel lê een van die buitengewoonste voorwerpe in die bekende heelal. Volgens wetenskaplikes draai die piepklein oorskot van ’n dooie ster, wat tot ’n ongelooflike digtheid saamgepers is, 30 keer per sekonde in sy graf om en stuur dit ’n straal radiogolwe uit wat in 1968 vir die eerste keer op die aarde waargeneem is. Dit word ’n pulsar genoem en word beskryf as ’n draaiende supernova-oorblyfsel wat in so ’n mate saamgepers is dat die elektrone en protone in die atome van die oorspronklike ster neutrone gevorm het. Wetenskaplikes sê dat dit vroeër die enorme kern van ’n superreus soos Betelgeuse of Rigel in Orion was. Toe die ster ontplof het en die buitenste lae in die ruimte ingeskiet is, het net die ingekrimpte kern oorgebly, ’n witgloeiende kool waarvan die kernvure lank reeds uitgebrand het.
Stel jou voor dat ’n ster so groot soos twee van ons sonne saamgepers word tot ’n bal van 15 tot 20 kilometer in deursnee! Stel jou voor dat die planeet Aarde saamgepers word totdat dit ’n deursnee van 120 meter het. Sestien kubieke sentimeter van hierdie materiaal sou meer as 16 miljard ton weeg.
Selfs dit is blykbaar nie die laaste oor saamgeperste materie nie. As ons die aarde so klein soos ’n albaster sou laat krimp, sou die aarde se gravitasieveld uiteindelik so sterk word dat nie eens lig kan ontsnap nie. Op dié tydstip sal dit lyk asof ons piepklein aarde verdwyn in wat ’n swartgat genoem word. Al glo die meeste sterrekundiges dat swartgate bestaan, is dit nog nie bewys nie, en hulle is blykbaar nie so algemeen as wat daar ’n paar jaar gelede gedink is nie.
[Venster op bladsy 10]
Is daardie kleure eg?
Mense wat die hemel deur ’n klein teleskoop bekyk, voel dikwels teleurgesteld wanneer hulle vir die eerste keer ’n bekende galaksie of newel opspoor. Waar is die pragtige kleure wat hulle in foto’s gesien het? “Die kleure van die galaksies kan nie met die blote oog gesien word nie, selfs nie deur die grootste teleskoop nie”, sê sterrekundige en wetenskapskrywer Timothy Ferris, “want hulle lig is te dof om die kleurreseptors van die retina te prikkel.” Dit het sommige persone tot die gevolgtrekking laat kom dat die pragtige kleure in sterrekundige foto’s nagemaak is, iets wat op die een of ander manier tydens die ontwikkeling bygevoeg is. Dit is egter nie die geval nie. “Die kleure self is eg”, skryf Ferris, “en die foto’s verteenwoordig die sterrekundiges se beste pogings om hulle so getrou as moontlik weer te gee.”
In sy boek Galaxies verduidelik Ferris dat die foto’s van dowwe, verafgeleë voorwerpe, soos galaksies of die meeste newels, “tydopnames is wat verkry word deur ’n teleskoop op ’n galaksie te rig en ’n fotografiese plaat tot ’n paar uur lank te belig terwyl sterlig in die fotografiese emulsie insyfer. Gedurende hierdie tyd vergoed ’n dryfmeganisme vir die rotasie van die aarde en hou die teleskoop op die galaksie ingestel, terwyl die sterrekundige, of in sommige gevalle ’n outomatiese volgstelsel, klein verstellinkies doen.”
[Diagram/Prente op bladsy 7]
(Sien publikasie vir oorspronklike teksuitleg)
1 Die sterrebeeld Orion, wêreldwyd ’n bekende gesig in die Januarie-hemel
2 Die Orion-newel, ’n pragtige nabyskoot van die wasige “ster”
3 Diep binne-in die Orion-newel —’n kosmiese kraamsaal?
[Erkennings]
#2: Astro Photo - Oakview, CA
#3: C. R. O‘Dell/Rice University/NASA photo
[Prent op bladsy 9]
Die Andromeda-galaksie, die heel verste voorwerp wat met die blote oog gesien kan word. Sy rotasietempo oorskry skynbaar Newton se wet van die swaartekrag en laat die vraag ontstaan oor donker materie wat onsigbaar is vir teleskope
[Erkenning]
Astro Photo - Oakview, CA
[Prent op bladsy 9]
Die Krapnewel in Taurus —’n begraafplaas vir sterre?
[Erkenning]
Bill and Sally Fletcher
[Prente op bladsy 10]
Bo: Die Wawiel-galaksie. ’n Kleiner galaksie het daarteen gebots, daardeur gebars en die blou ring van miljarde nuutgevormde sterre agtergelaat wat die Wawiel-galaksie omring
[Erkenning]
Kirk Borne (ST Scl), and NASA
Onder: Die Katoognewel. Die effek van twee sterre wat om mekaar wentel, is die maklikste verduideliking vir die ingewikkelde strukture
[Erkenning]
J. P. Harrington and K. J. Borkowski (University of Maryland), and NASA