Maak een rondreis tussen de sterren: wat zou je zien als je door ons sterrenstelsel zou kunnen reizen? | ruimte

AAstronomie en kosmologie kunnen zich losgekoppeld voelen van de dagelijkse realiteit. Maar wat als we een ruimteschipreis door de Melkweg in de 23e eeuw zouden kunnen maken en het universum zouden kunnen ervaren als een toerist op aarde die exotische bestemmingen bezoekt? Wat zullen we zien vanuit ons raam?

Hoewel natuurkundigen graag speculeren over warpdrives of het gebruik van wormgaten om tussen locaties te springen, is er momenteel geen manier om sneller te reizen dan het licht. We gaan dus uit van een fantasierijk vermogen om dit te doen – maar verder is alles wat we op onze reis tegenkomen gebaseerd op de beste huidige theorieën.

Andere onderzoeken doorstaan

Wanneer we het zonnestelsel verlaten en de interstellaire ruimte betreden, zullen we aanvankelijk naast elkaar stoppen Pionier 11, een van de eerste sondes die onze planetaire omgeving verliet. Er is geen teken “Je verlaat het zonnestelsel” – maar de grens is de grens van een zonnefenomeen. De zon zendt energetische deeltjes uit die interstellair gas en stof verwijderen. Dit gebeurt niet langer op ongeveer 90 keer de afstand van de aarde tot de zon.

Veel sondes hebben het zonnestelsel met succes verlaten. Voor de kijker zien ze er hetzelfde uit: een grote radioschotel die aan een groep metalen dozen is vastgeschroefd. Maar het meest interessante aspect ligt in de pogingen om te communiceren met passerende buitenaardse afvalverzamelaars. We kunnen naar de gouden schijven kijken Aan boord van Voyagers 1 en 2, die in 1977 werden gelanceerd om exoplaneten te bestuderen. Of we kunnen de interstellaire versie van een tijdcapsule van de middelbare school uitpakken tijdens de New Horizons-missie van 2006 naar Pluto en verder… maar we komen aan naast Pioneer 11, die samen met zijn tweelingbroer Pioneer 10 een mysterieus verguld plaatje draagt.

Delen van de afbeelding zijn duidelijk en duidelijk: het toont twee naakte mensen, met de sonde op dezelfde schaal, en een kaart van het zonnestelsel. Maar wat denk je van drie kleine verticale lijntjes boven één horizontale lijn rechts van de vrouwenfiguur? Of een starburst-effect dat de helft van het bord vult?

Het concept hierachter is Boodschappen overbrengen via wetenschappelijke symboliek Men hoopte dat buitenlanders het zouden begrijpen. De reeks lijnen (die het binaire getal vertegenwoordigen) geeft de lengte van de vrouw aan, dankzij informatie die is ontleend aan het paar gekoppelde cirkels (die een proces vertegenwoordigen dat waterstofatomen ondergaan) bovenaan het paneel.

Deze stellaire explosie bepaalt precies de locatie van de aarde. Elke lijn vertegenwoordigt de afstand en richting van een reeks pulsars – instortende sterren die regelmatig uitbarstingen van elektromagnetische energie vrijgeven. De timing, weergegeven in binaire getallen op elke lijn, geeft de frequentie van de pulsar aan, gebaseerd op de timing aangegeven door het waterstofdiagram. Sommigen maken zich zorgen dat deze kaart ons openstelt voor een invasie van buitenaardse wezens. Gelukkig wijken sommige pulsargegevens een beetje af. Ook al is dit accuraat, het is een boodschap in een fles op galactische schaal, en het is onwaarschijnlijk dat deze zal worden gevonden.

Sterrenkwekerij

We lieten Pioneer achter ons en reisden naar de Orionnevel. Van land maakt dit deel uit Het bekende sterrenbeeld Orion, de Jager. We moeten echter niet vergeten dat de schijnbare verbinding tussen de sterren van het sterrenbeeld een illusie is: ze zijn in werkelijkheid niet met elkaar verbonden. Alnilam, de middelste ster van Orion’s Gordel, bevindt zich bijvoorbeeld op ongeveer 1342 lichtjaar van de aarde, terwijl Bellatrix, rechtsboven van de hoofdsterren van Orion, slechts 245 lichtjaar verwijderd is. Een lichtjaar is de afstand die het licht in één jaar aflegt: ongeveer 9,5 biljoen kilometer.

Vanaf de aarde ziet de nevel eruit als een klein, mysterieus plekje in het zwaard van Orion, op ongeveer 1500 lichtjaar afstand. Dit is waar nieuwe sterren worden geboren uit stof en gas, en het is de dichtstbijzijnde kraamkamer die we kennen. Het is ongeveer 20 lichtjaar in doorsnede en bevat bijna 1.000 nieuwe sterren die zich vormen. dat het Langzaam procesDe deeltjes waaruit de wolk bestaat – meestal waterstofatomen – worden door de zwaartekracht langzaam samengetrokken. Naarmate ze steeds dichterbij komen, stijgt de temperatuur van de atomen, en als er voldoende materie is, worden de druk en de hitte zo intens dat kernfusie begint.

De jonge ster begint waterstof om te zetten in helium, waarbij energie vrijkomt. Om dit te laten gebeuren, moeten de sterren enorm groot zijn. Onze zon is bijvoorbeeld een gemiddelde ster, die 99,8% van de materie in het zonnestelsel bevat en elke seconde ongeveer 600 miljoen ton waterstof laat samensmelten.

Andere werelden

Onze volgende stop is een protoplanetaire schijf: een roterende schijf van dicht gas rondom een ​​jonge ster. Over het algemeen draait de materie in het universum eromheen. Omdat de gas- en stofwolken waaruit sterren ontstaan ​​niet gelijkmatig verdeeld zijn, begint materie te roteren terwijl de zwaartekracht deze naar binnen trekt. Net zoals de rotatie van een schaatser versnelt wanneer hij aan zijn ledematen trekt, dankzij het behoud van het impulsmoment (de zwaartekracht waarmee iets roteert), zo versnelt de rotatie van een ster naarmate de materie toeneemt.

De centrale ster heeft zoveel zwaartekracht dat hij bolvormig blijft, maar het materiaal buiten het midden wordt vlakker en vormt een roterende schijf, net zoals een bal pizzadeeg doet terwijl hij ronddraait. In beide gevallen is er zwaartekracht naar het midden toe, maar niet in een hoek van 90 graden ten opzichte van de rotatie, wat resulteert in afvlakking. Het materiaal in de schijf vloeit uiteindelijk samen als gevolg van de zwaartekracht, waardoor planeten ontstaan.

Tijdens onze rondreis kunnen we nu exoplaneten bezoeken – waarvan er in 2020 meer dan 5.000 zijn ontdekt. ​​Trappist-1e is een van de meest waarschijnlijke locaties voor leven sinds ontdekkingen begin jaren 2000. Het is rotsachtig en qua grootte vergelijkbaar met de aarde. Hoewel het in de jaren 2020 niet is bevestigd, lijkt het vloeibaar water en een aardachtige atmosfeer te bevatten. Erkend wordt dat zijn relatie met zijn ster niet vergelijkbaar is met zijn relatie met de aarde: hij voltooit zijn baan in zes dagen, aangezien hij zich op een afstand bevindt die ongeveer 15 keer dichter bij zijn ster is dan Mercurius bij de zon. Het is echter een ster met een zeer lage energie, waardoor Trappist-1e een potentiële thuisbasis voor leven is.

Supernova

Onze volgende bestemmingswijk zal zeker niet lang bewoonbaar zijn: Betelgeuze, de felrode ster linksboven van Orion. In de jaren 2020 was bekend dat deze gigantische rode reus binnen de komende 100.000 jaar een supernova zou worden. We hebben geluk: ons denkbeeldige ruimtevaartuig is gearriveerd op het moment dat Betelgeuze deze catastrofale verandering ondergaat.

Een supernova is een enorme stellaire explosie. Vanaf de aarde betekent dit dat sommige voorheen onzichtbare sterren helderder gloeien – vandaar de term ‘nova’, afgeleid van het Latijn voor ‘nieuw’. Betelgeuze is altijd zichtbaar geweest, maar staat op het punt nog helderder te worden. We hebben bijna geen smeltbare materialen meer. Naarmate er zwaardere elementen ontstaan, komt er een punt waarop de fusie meer energie verbruikt dan de ster kan leveren en deze uitdooft. Atomen zwaarder dan ijzer kunnen op deze manier niet worden geproduceerd.

Tot nu toe had de energie van de kernreactie de ster opgeblazen. Nu stort het binnenste ervan in en vormt een neutronenster – zo compact dat een theelepel een massa heeft van ongeveer 100 miljoen ton. Wanneer deze kern instort, stuitert hij terug, waardoor de buitenste lagen van de ster worden weggeblazen, waardoor een groot deel van de energie wordt geleverd waarmee zwaardere elementen worden gevormd. Door de eeuwen heen zullen die buitenste lagen een ander type nevel vormen: een gloeiend overblijfsel, zoals de Krabnevel.

Melkweg

Onze laatste stop voordat we naar huis terugkeren, stelt ons in staat ons sterrenstelsel, de Melkweg, te zien. Vanaf de grond is dit deels zichtbaar, maar in de bebouwde kom lastig te zien vanwege lichtvervuiling. In de donkere lucht verschijnt het als een boog van mysterieus licht. Wat wij vanuit het huis zien, is het uitzicht van binnenuit. Maar hier, van buitenaf, zien we het in al zijn glorie.

In de jaren 2020 hadden we de Melkweg nog nooit van buitenaf gezien, maar het was bekend dat het een enorm spiraalstelsel was met een doorsnede van ongeveer 100.000 lichtjaar, met een centrale band van dicht opeengepakte sterren. Ondanks dat het slechts een van de ongeveer 200 miljard sterrenstelsels is die zich binnen de grenzen van het waarneembare heelal bevinden, herbergt de Melkweg ongeveer 100 miljard sterren.

Hoewel we vanaf hier zoiets kleins als de zon niet kunnen zien, kunnen we het wel ongeveer bij de rand van een van de buitenste spiraalarmen plaatsen.

terug naar huis

Met de laatste sprong keren we terug naar de aarde. Het is heel klein vanuit het perspectief van de melkweg, laat staan ​​het universum. Dit is echter een bijzondere plek. Planeten zoals de onze, die veel dingen bevatten die geschikt zijn voor leven, zijn zeldzaam. Er zijn een hele reeks functies samengekomen.

De aarde bevindt zich in de ‘Goudlokjezone’ – noch te warm, noch te koud voor vloeibaar water, wat essentieel lijkt voor het leven. Onze ongewoon grote maan stabiliseert de baan van de aarde, en het actieve oppervlak van de aarde, een resultaat van de vorming van de maan, helpt ons milieu in evenwicht te houden. We hebben een stabiele ster, evenals een sterk magnetisch veld en een ozonlaag die de aarde beschermt tegen dodelijke zonnestraling. Sommigen zeggen dat land niets bijzonders is. Maar dat is zo en dat moeten we zo houden.