HOE METEN WE AFSTAND IN HET HEELAL?

Send

Deze ster is X lichtjaar verwijderd, dat sterrenstelsel is X miljoen lichtjaar verwijderd. Maar hoe weten astronomen?

Ik ben voortdurend in een toestand waarin ik het heb over objecten die onvoorstelbaar ver weg zijn. Onze hersenen kunnen de afstanden om ons heen begrijpen, een beetje, vooral als we een stapel hulpmiddelen hebben om te helpen. We kunnen onze hoogte meten met een meetlint, of de afstand over de grond met een kilometerteller. We kunnen een idee krijgen van hoe ver 100 kilometer is omdat we er in vrij korte tijd kunnen rijden.

Maar de ruimte is erg groot, en voor de meesten van ons kunnen onze hersenen de volledige ontzagwekkendheid van de kosmos niet bevatten, laat staan meten. Dus hoe komen astronomen erachter hoe ver alles verwijderd is? Hoe weten ze hoe ver planeten, sterren, sterrenstelsels en zelfs de rand van het waarneembare heelal verwijderd zijn? Ervan uitgaande dat het allemaal bedrog is? Je bent bang.

Astronomen hebben een zak opmerkelijk slimme trucs en technieken om de afstand in het heelal te meten. Voor hen vereisen verschillende afstanden een andere methodologie. Van dichtbij gebruiken ze trigonometrie, waarbij ze verschillen in hoeken gebruiken om afstanden uit te puzzelen. Ze gebruiken ook een verscheidenheid aan standaardkaarsen, dat zijn heldere objecten die een constante hoeveelheid licht genereren, zodat u kunt zien hoe ver ze verwijderd zijn. Op de verste afstanden gebruiken astronomen de uitbreiding van de ruimte zelf om afstanden te detecteren.

Gelukkig overlappen elk van deze methoden elkaar. U kunt dus trigonometrie gebruiken om de dichtstbijzijnde standaardkaarsen te testen. En u kunt de verste standaardkaarsen gebruiken om de grootste gereedschappen te verifiëren. Rond ons zonnestelsel en in onze buurt van het sterrenstelsel gebruiken astronomen trigonometrie om de afstand tot objecten te ontdekken.

Ze meten de locatie van een ster aan de hemel op een bepaald punt van het jaar en meten vervolgens zes maanden later opnieuw wanneer de aarde zich aan de andere kant van het zonnestelsel bevindt. De ster zal een heel klein stukje in de lucht zijn verschoven, bekend als parallax. Omdat we de afstand van de ene kant van de baan van de aarde tot de andere kennen, kunnen we de hoeken berekenen en de afstand tot de ster berekenen.

Ik weet zeker dat je de fout kunt zien, deze methode valt uit elkaar als de afstand zo groot is dat de ster helemaal niet lijkt te bewegen. Gelukkig schakelen astronomen over naar een andere methode, waarbij ze een standaardkaars observeren die bekend staat als een Cepheid-variabele. Deze Cepheids zijn bijzondere sterren die dimmen en oplichten in een bekend patroon. Als je kunt meten hoe snel een cepheid pulseert, kun je de ware helderheid en daarmee de afstand berekenen.

Met Cepheids kun je afstanden tot nabije sterrenstelsels meten. Buiten een paar dozijn megaparsecs heb je nog een andere tool nodig: supernovae. In een heel bijzonder type dubbelstersysteem sterft de ene ster en wordt een witte dwerg, terwijl de andere ster voortleeft. De witte dwerg begint materiaal van de partnerster af te voeren tot het precies 1,4 keer de massa van de zon raakt. Op dit punt ontploft het als een type 1A-supernova en veroorzaakt een explosie die halverwege het heelal te zien is. Omdat deze sterren altijd exploderen met exact dezelfde hoeveelheid materiaal, kunnen we detecteren hoe ver ze verwijderd zijn, en dus hun absolute helderheid.

Op de grootste schaal gebruiken astronomen de Hubble Constant. Dit is de ontdekking van Edwin Hubble dat het universum zich in alle richtingen uitbreidt. Hoe verder je kijkt, hoe sneller sterrenstelsels van ons wegrennen. Door de roodverschuiving van licht van een sterrenstelsel te meten, kun je zien hoe snel het van ons weg beweegt, en dus de geschatte afstand. Helemaal aan het einde van deze schaal bevindt zich de kosmische achtergrondstraling van de microgolf, de rand van het waarneembare heelal en de limiet van hoe ver we kunnen kijken.

Astronomen zijn altijd op zoek naar nieuwe soorten standaardkaarsen en hebben allerlei slimme manieren ontdekt om afstand te meten. Ze meten de clustering van sterrenstelsels, bundels microgolfstraling van sterren en het oppervlak van rode reuzensterren - allemaal in de hoop de kosmische afstandsladder te verifiëren. Afstand meten is een van de moeilijkste problemen voor astronomen om te kraken en hun oplossingen zijn absoluut ingenieus. Dankzij hen kunnen we een gevoel van schaal hebben voor de kosmos om ons heen.

Welk concept in de astronomie heb je het moeilijkst vast te houden in je hersenen? Vertel het ons in de reacties hieronder.

En als je het leuk vindt wat je ziet, kijk dan eens op onze Patreon-pagina en ontdek hoe je deze video's vroeg kunt krijgen terwijl je ons helpt meer geweldige inhoud te brengen!