How Do We Study The Stars? - Yuan - Sen ting

De lucht boven een stad is nogal saai. Als je omhoog kijkt naar de donkere vlekken tussen de gebouwen, kun je misschien de Grote Beer zien, of de Gordel van Orion. Maar wacht. Kijk nog eens naar dat donkere stukje en hou je duim voor je uit. Hoeveel sterren denk je dat erachter zitten? Tien, twintig? Probeer het nog eens. Als je naar dat stukje ter grootte van een duim kijkt met de ruimtetelescoop Hubble, zie je geen lichtpuntjes, maar vlekken. Dat zijn geen sterren. Het zijn sterrenstelsels, net als onze Melkweg. Steden van miljarden sterren en achter je duim zitten er meer dan 1.000 verborgen. Het heelal is groter dan wat je kunt zien vanuit de stad, en zelfs nog groter dan de sterrenhemel die je vanaf het platteland ziet. Dit is het heelal zoals astrofysici het zien, met meer sterren dan alle zandkorrels op aarde. Door naar de sterren te kijken heb je deelgenomen aan de oudste wetenschap uit de geschiedenis. Het bestuderen van de hemel is ouder dan navigatie, landbouw, misschien zelfs taal. Maar anders dan andere wetenschappen, is astronomie puur observationeel. We hebben geen controle over de parameters van onze experimenten. Met onze beste technologie sturen we de mens naar de maan, en sondes naar de rand van het zonnestelsel. Maar deze afstanden zijn verwaarloosbaar vergeleken met de gapende leegtes tussen sterren in. Dus hoe weten we zoveel over andere sterrenstelsels, waar ze van gemaakt zijn, hoeveel er zijn, of dat ze er überhaupt zijn? We kunnen beginnen met het eerste wat we 's nachts zien: sterren. We proberen achter hun eigenschappen te komen. Waar zijn ze van gemaakt? Hoe heet zijn ze? Hoe groot? Hoe oud? Hoe ver van de aarde zijn ze vandaan? Geloof het of niet, we kunnen achter al deze dingen komen met het licht dat aan de hemel schijnt. We kunnen één bericht ontcijferen door van het licht regenbogen te maken. Als je op aarde naar een regenboog kijkt, kijk je eigenlijk naar licht van onze zon dat door waterdruppels verstrooid wordt in de atmosfeer in alle verschillende golflengtes waaruit het bestaat. Als we het licht van andere sterren bekijken, kunnen we regenbogen maken, niet met water, maar met andere instrumenten die licht verstrooien. Als we naar het verstrooide licht van de zon kijken, zien we iets vreemds: donkere lijntjes in de regenboog. Deze lijntjes zijn de karakteristieke vingerafdrukken van atomen. Elke soort atoom in de zonne-atmosfeer absorbeert licht van bepaalde golflengtes en de mate hiervan hangt af van hoeveel van deze atomen er zijn. Als je dus kijkt naar hoeveel licht er ontbreekt bij deze golflengtes, kun je er niet alleen achter komen welke elementen de atmosfeer bevat, maar ook de concentratie hiervan. Hetzelfde kunnen we doen als we andere sterren onderzoeken. Maak een spectrale regenboog, kijk wat er ontbreekt, en kom erachter welke elementen aanwezig zijn. Bingo. Nu weet je waar sterren van gemaakt zijn. Maar we zijn niet beperkt tot wat onze ogen kunnen zien. Denk aan radiogolven. Ja, ze brengen de top 40 naar je auto, maar ze kunnen ook vrijwel ongestoord door de ruimte heen reizen. Omdat ze zo ver zijn gekomen, vertellen radiogolven ons over het vroege heelal, een paar duizend jaar na de oerknal. We kunnen ook infrarood licht van koudere objecten bestuderen, zoals de gas- en stofwolken in de ruimte, en ultraviolet licht van hete sterren die kort geleden zijn ontstaan uit die wolken. Onderzoek doen naar verschillende golflengtes geeft ons niet alleen een vollediger beeld van een object, maar ook andere manieren om het heelal te bekijken. Daarom gebruiken astrofysici een aantal verschillende telescopen die het spectrum beslaan van infrarood tot ultraviolet en röntgen, van grote radioschotels tot enorme zilveren spiegels en satellieten, die licht detecteren dat anders geblokkeerd wordt door de atmosfeer. Astrofysici kunnen de miljarden sterren in de miljarden sterrenstelsels niet alleen zien. Ze horen en voelen ze ook, door vele kanalen, waarvan elk een ander verhaal vertelt. Maar alles begint met licht, of we het kunnen zien of niet. Wil je de geheimen van het heelal weten? Volg gewoon het licht.