22 augustus 2018

Leven tussen de sterren

Op 3 november vorig jaar gaf amateur-sterrenkundige en astrofotograaf Rinus Rekkers bij Volkssterrenwacht Mercurius in Dordrecht, waar hij medewerker is, een presentatie getiteld ‘Leven tussen de sterren‘ over de zoektocht naar buitenaards leven en de kans daar op. Het verhaal van die presentatie heeft hij samengevat in een gelijknamig artikel en dat is speciaal voor de lezers van de Astroblogs, inclusief een passend gedicht1 van Rinus, hieronder integraal te vinden.

Credit afbeelding: Rinus Rekkers

De aarde is de enige plek waarvan we weten dat er leven is. Nu sterrenkundigen steeds meer planeten ontdekken bij andere sterren dan onze zon, wordt de kans op het vinden van buitenaards leven veel groter. Het is één van de meest fundamentele vragen die we ons kunnen stellen. Voor het eerst in de geschiedenis krijgen we de kans om een antwoord te vinden op de vraag of buitenaards leven bestaat en hoe het er uit zal zien. Als we ooit buitenaards leven vinden is dat één van de belangrijkste ontdekkingen die we kunnen doen en een grote triomf voor de wetenschap.

Kijken naar de sterrenhemel en de melkweg doet je beseffen dat er overal om ons heen sterren zijn, zij het op voor ons zeer grote afstanden. We leven in feite tussen de sterren. 4,5 miljard jaar geleden ontstond ergens tussen die sterren een nieuwe ster, onze zon. Rondom de prille zon hebben zich uit de omringende stofschijf acht planeten gevormd. In de buitenste regionen van het nog jonge zonnestelsel bleef veel oermateriaal achter in de vorm van ijs, stof en ruimtepuin. Hieruit zijn kometen samengeklonterd die dit oermateriaal meevoerden en nog steeds meevoeren door het zonnestelsel. Zo kwam dit oermateriaal en waarschijnlijk ook water op de aarde terecht. Dat oermateriaal is belangrijk. Het komt verderop nog een keer aan de orde. Met de Herschel ruimtetelescoop is aangetoond dat de komeet 103/P Hartley water bevat met dezelfde isotopische compositie als het water op aarde. Isotopen zijn atomen van hetzelfde chemische element waarbij de atoomkern evenveel protonen heeft, maar waarvan het aantal neutronen verschilt.

Leven op de aarde

Op de aarde is volop water aanwezig. Het aardoppervlak bestaat voor twee derde uit water. Water lijkt essentieel voor de chemische energie die levende cellen nodig hebben. Ongeveer 3,2 miljard jaar geleden ontstonden, in een soort oersoep, de eerste primitieve eencellige levensvormen op deze planeet en nu wemelt het er van leven. Miljoenen soorten micro-organismen, dieren en planten en oh ja, …ook mensen. Water is belangrijk voor het ontstaan van leven maar hoe al het water op aarde terecht is gekomen blijft een raadsel. Ook weten we niet precies hoe het leven op aarde ontstond. Het is mogelijk dat kometen de belangrijkste bouwstenen plus water naar de aarde hebben gebracht.

Kometen

De ruimtesonde Rosetta heeft in 2016 de coma van komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko onderzocht. De coma, het gas en stof om de komeet, bevatte o.a. glycine. Dit is het eenvoudigste aminozuur. Rosetta vond ook fosfor, alcoholen, suikers en zuurstofverbindingen die noodzakelijk zijn voor leven met een cellulaire structuur. Hiermee zijn de belangrijkste prebiotische moleculen, nodig voor het ontstaan van leven, aangetoond op een komeet. De aarde is de enige plek waarvan we zeker weten dat er leven bestaat. Als kometen hebben bijgedragen aan het ontstaan van leven op aarde dan is het misschien ook op andere planeten gebeurd. Sterrenkundigen gaan er van uit dat leven ook een andere oorsprong kan hebben dan de aarde.

Mars

Er is de afgelopen jaren water aangetoond op Mars, zij het in ijs vorm. Het is niet ondenkbaar dat er ooit leven was op Mars. Deze planeet houdt de gemoederen al meer dan een eeuw bezig. In 1877 dacht Giovanni Schiaparelli dat hij kanalen op mars had gevonden. Percival Lowel, een rijke Amerikaanse sterrenkundige, raakte hierdoor geïnspireerd en ging die `kanalen´ bestuderen. Hij liet daarvoor speciaal een sterrenwacht bouwen in Flagstaff Arizona. Hij geloofde dat de kanalen waren aangelegd door intelligente Marsbewoners maar heeft daarvoor nooit bewijs gevonden. In 1930 is met zijn telescoop wel de dwergplaneet Pluto ontdekt door Clyde Tombaugh. Een radio hoorspel over een invasie van Marsbewoners zorgde in 1938 voor grote paniek in Amerika. Mars wordt al decennia door onbemande ruimtesondes en landers bezocht. Dat begon in 1976 met de Viking 1 en 2. Er zijn momenteel volop plannen voor bemande Marsreizen en om de planeet te koloniseren.

De maan Europa ,et daarop waterpluimen bij de zuidelijke pool.

Leven onder het ijs

De Jupitermaan Europa is bedekt met een honderden kilometers dikke ijskap waaronder zich mogelijk een oceaan bevindt. De getijdenkrachten van Jupiter veroorzaken warmte in het binnenste van Europa. Die zelfde getijdekrachten zorgen ook voor grote breuken in de ijskap waar een soort modder door omhoog komt. Daarom vermoeden sterrenkundigen een warme oceaan onder die ijskap. Leven zou zich hier ook ontwikkeld kunnen hebben. Op de tekentafels van NASA liggen plannen klaar om onder die ijskap te gaan kijken. De Saturnusmaan Enceladus is eveneens bedekt met een dikke ijskap met daaronder mogelijk een warme oceaan. Geisers spuiten er gas en ijsdeeltjes de ruimte in. De Cassini ruimtesonde heeft hierin o.a. waterdampmoleculen gevonden. Omdat dit ook een warme oceaan is, zouden hier ook microben in kunnen leven. De Saturnusmaan Titan heeft als net als de aarde ook een vloeibare stof aan het oppervlak maar dan in de vorm van methaan. Mogelijk heeft Titan ook een inwendige oceaan van water waarin misschien organismen leven.

Breaking News

Recent werd bekend gemaakt dat in de dampkring van Titan vinylcyanide is aangetoond met de met ALMA radiotelescoop in Chili. Die vinylcyanidemoleculen zijn geschikt voor het maken van celmembranen die op hun beurt weer nodig zijn voor het ontstaan van levende cellen. Op aarde zijn celmembranen van levende cellen o.a. opgebouwd uit fosfolipiden. De ontdekking van vinylcianide in Titan’s dampkring is op dit moment eigenlijk nog ‘breaking news’. In september 2016 vond de New Horizons ruimtesonde op de roodachtig bruine noorpoolkap van Plutomaan Charon tholines. Dat zijn organische verbindingen die een essentieel ingrediënt kunnen vormen voor leven.

Het leven van een ster

Dit is wel even een heel ander onderwerp maar het is nodig om deze materie goed te kunnen begrijpen. Planeten zijn, net als kometen, in feite bijproducten die ontstaan bij wat we noemen, de geboorte van een ster. Laten we daarom eens kijken hoe het verdere leven van een ster er uit kan zien. In het binnenste van sterren vindt kernfusie plaats, waterstof wordt omgezet in helium. Bij dat proces komt straling vrij. Wanneer het waterstof op raakt, gaat het proces verder door helium om te zetten naar koolstof in de kern. Rondom de kern zal laag voor laag naar buiten toe het waterstof opraken en door kernfusie nog een aantal elementen gevormd worden. Uiteindelijk stopt het proces in de kern wanneer daar ijzer is gevormd. Zie hieronder het gehele proces in de juiste volgorde:

Waterstoffusie ->Helium
Heliumfusie -> Koolstof
Koolstoffusie -> Zuurstof
Zuurstoffusie -> Neon
Neonfusie -> Magnesium
Magnesiumfusie -> Silicium
Siliciumfusie -> Ijzer
Fusie stopt

Met het beëindigen van de kernfusie komt de ster in een stervende fase. Sterren als de zon, wat lichter of wat zwaarder, raken geleidelijk hun buitenste gaslagen kwijt. De uitdijende gaslagen die zulke sterren aan het einde van hun leven de ruimte in blazen worden planetaire nevels genoemd. Sterren die minstens 8 x zo zwaar zijn als de zon, blazen aan het einde van hun leven alle elementen die ze gevormd hebben, met een enorme knal de ruimte in. Zo’n explosie is zo energierijk dat de ster kortstondig miljoenen keren helderder wordt dan de zon. De kern van zo’n ster implodeert tot een neutronenster (pulsar) of zelfs tot een zwart gat, afhankelijk van de massa en afmetingen van de overgebleven kern. Het materiaal dat wordt weggeblazen, kan later gebruikt worden als oermateriaal bij het vormen van nieuwe zonnestelsels. In 1969 viel in Mexico de Allende meteoriet. Deze meteoriet bevat chondrulen (ingesloten bolletjes) waarin stofjes zitten die gevormd moeten zijn door andere sterren. Restanten van een supernova wel te verstaan. De Allende meteoriet is daarmee het is het oudste ‘ding’ dat er bestaat in het zonnestelsel. De stofjes in die chondrulen zijn namelijk ouder dan het zonnestelsel zelf. Bij sterrenwacht Mercurius in Dordrecht is een fragment van deze meteoriet tentoongesteld.

Is het leven verspreid door het heelal?

De Orionnevel, een stervormingsgebied op een afstand van +/- 1300 lichtjaar (1 lichtjaar = 9,46 biljoen km) in het sterrenbeeld Orion. Hier worden aan de lopende band nieuwe sterren geboren. We zien hier voor onze ogen nieuwe zonnestelsels ontstaan. De Herschel satelliet, een infrarood ruimtetelescoop, heeft met zijn met het HiFi instrument in 2010 water en organische moleculen in de Orionnevel waargenomen. Het betrof de vingerafdrukken van organische moleculen die de potentie hebben om leven mogelijk te maken. Met het HIFI instrument werd het mogelijk om de vorming van deze organische moleculen te bestuderen. Buckminsterfullereen/C60 (koostof buckyballs) een stof waarvan de moleculen opgebouwd zijn uit 60 koolstofatomen die zijn gerangschikt in de vorm van een afgeknotte icosaëder. In 1985 zijn deze moleculen ontdekt op aarde en in 2010 met de Spitzer infraroodsatelliet ook gevonden in de planetaire nevel Tc1 (IC1266) op 6500 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Altaar (zuidelijke sterrenhemel). De stoffen die nodig zijn voor het ontstaan van leven, zoals bijvoorbeeld complexe koolstof C60 atomen, prebiotische en, organische moleculen vinden we werkelijk overal in het heelal. Misschien is het heelal wel bezaaid met leven?

Life but not as we know it

Al het leven dat we kennen (DNA) is gebaseerd op koolstofchemie. We hebben steeds aangenomen dat de zes elementen, koolstof, waterstof, stikstof, zuurstof, fosfor en zwavel essentieel zijn voor leven. Onderzoekers hebben ontdekt dat een bacterie ook kan blijven groeien nadat de fosfor in het DNA is vervangen door arseen. Arseen en fosfor lijken chemisch op elkaar. Voor NASA-onderzoekster Felisa Wolfe-Simon reden om in het Mono Lake in Californië te zoeken naar organismen die het ene met het andere element konden vervangen. Astrobioloog Lewis Dartnell noemt dit in een verklaring in The Sun “Een spannende ontdekking´´. “Als deze organismen arsenicum gebruiken bij hun stofwisseling, is dat een bewijs dat er andere vormen van leven bestaan dan de levensvormen die we nu kennen´´. Deze microben zijn overigens nog steeds `carbon-based´ en ze vertegenwoordigen nog geen `arsenic-based life´. Hiermee is wel de kans op het ontstaan of bestaan van buitenaardse levensvormen ineens wel vele malen groter geworden. Moeten we nu in het heelal opzoek gaan naar arseen in plaats van koolstof? Op de aarde is het leven gebaseerd op organische koolstofchemie. We kunnen er niet van uit gaan dat de biogene elementen voor buitenaards leven het zelfde zijn zoals voor het leven op aarde. Het leven dat we kennen bestaat uit koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof, zwavel en fosfor. Organismen op aarde gebruiken uitsluitend `linksdraaiende´ aminozuren om eiwitten te maken. Waarom dat zo is weten we niet. Wanneer in plaats van koolstof ook een andere stof, zoals bijvoorbeeld arseen, gebruikt kan worden en met rechtsdraaiende aminozuren ook eiwitten gemaakt kunnen worden, zijn we misschien niet eens in staat dat leven te herkennen.

Enkele van de telescopen van ALMA

De ALMA radiotelescoop

Met ALMA (Atacama Large Millimeter Array) (ESO) bestuderen sterrenkundigen stervorming in het prille begin van het heelal. Tevens bestudeert men met ALMA planeetvormende sterren (zoals bijvoorbeeld in de Orionnevel). Ook organische moleculen worden opgespoord met ALMA zoals onlangs in de dampkring van de Saturnusmaan Titan. Leidse sterrenkundigen hebben een prebiotisch molecuul Glycerol (een suikeralcohol) gemaakt in omstandigheden zoals in de ruimte. Het vormt de basis voor lipide en celmembranen. Met ALMA zal gezocht gaan worden naar glycerol. De Alma radiotelescoop, opgebouwd uit 66 schotels variërend van 7 tot 12 meter op 5000 meter boven zeeniveau, is het grootste astronomisch project in de wereld.

Planeten bij andere sterren dan de zon

De dubbelle sterrenhoop bestaande uit NGC 884 en NGC 869, te vinden tussen de sterrenbeelden Perseus en Cassiopeia op respectievelijke afstanden van 7600 en 6800 lichtjaar. Vanaf een donkere plek zichtbaar met het blote oog maar een verrekijker is aan te raden. De meeste sterren in dit gebied zijn pas 12,8 miljoen jaar oud. Dat is piepjong vergeleken met de rest van het heelal. De zon en de aarde zijn bijvoorbeeld al 4,5 miljard jaar oud. Bij het aanschouwen van zo’n groep sterren rijst vanzelf de vraag of andere sterren ook planeten zouden kunnen hebben, net als de zon. Sterrenkundigen gingen er eigenlijk altijd al van uit dat andere sterren ook planeten zouden kunnen hebben, maar daarvoor waren nog geen bewijzen gevonden. Omdat sterren heel veel licht uitstalen en planeten slechts een heel klein beetje licht reflecteren is het niet eenvoudig om ze op te sporen. Planeten bij andere sterren noemen we exoplaneten.

Turend naar een oneindig uitgestrekte weidsheid.
Donker, kil en verheven stil.
Van Pegasus naar Hagedis, Cassiopeia en Polaris.
Wat daar zou kunnen zijn?
Dat vraag ik mij steeds af ?
Simpele organismen, wezens met een intelligent brein?
Is het ook wat op deze planeet leven gaf?
Ben ik de enige denkende soort die kan bestaan?
Misschien dat ik je ooit vindt?
Misschien is jou wereld reeds lang vergaan?
Er is iets dat jou en mij verbindt.
De atomen in onze lichamen hebben dezelfde oorsprong.
Die ik zoek, ben ik dat niet zelf?
Misschien ben ik om het antwoord te vinden gewoon nog te jong?
Altijd zal ik blijven speuren aan het hemelgewelf.
Rinus Rekkers

De ontdekking van de eerste exoplaneten

In 1992 werden de eerste twee exoplaneten ontdekt. Dat waren planeten in een baan om de pulsar PSR B 1257+12. Die pulsar bevindt zich op een afstand van 980 lichtjaar in het sterrenbeeld Maagd. Later werd hier een derde exoplaneet gevonden. Weer later nog een vierde object, maar dat is zo klein dat het waarschijnlijk als eerste exodwergplaneet de geschiedenisboeken in zal gaan. Het gaat vermoedelijk om rotsachtige planeten, maar door de extreme röntgenstraling van de pulsar is het moeilijk voor te stellen dat er leven mogelijk is op een van deze exoplaneten. De ontdekking van exoplaneten had men niet verwacht bij een pulsar. Een pulsar is een overblijfsel van een supernova en roteert zeer snel om zijn as. Sommige pulsars zelfs honderden keren per seconde. Van een pulsar kan op aarde een pulserend signaal worden gedetecteerd mits de stralingsbundel van een van de magneetpolen naar de aarde is gericht. Hieraan dankt de pulsar zijn naam. Het is te vergelijken met de lichtbundel van een vuurtoren. Pulsars worden daarom ook wel gezien als de vuurtorenbakens van het heelal. PSR B 1257+12 werd overigens in 1990 ontdekt met de Arecibotelescoop (Puerto Rico) door Aleksander Wolszczan (Polen).

Een kijkje in de keuken van de sterrenkundigen

Om het onderzoek naar exoplaneten wat te verduidelijken nu eerst een kijkje in de keuken van de sterrenkundigen. Wanneer we het zonlicht door een prisma laten schijnen dan kunnen we dat licht in een aantal kleuren uiteen laten vallen (dispersie). We zien dan het kleurenspectrum van het licht dat worden uitgezonden door de zon. Ook van het licht van andere sterren kan het spectrum waargenomen worden. In zo’n spectrum zijn heldere en donkere lijnen waar te nemen. Die lijnen corresponderen met elementen. Elke chemische stof en atoomtype heeft een kenmerkend stel spectraallijnen. Zo geven spectraallijnen een soort vingerafdruk van de bijbehorende stof of het atoomtype. De heldere lijnen zijn de emissielijnen. Hierbij gaat het om atomen die straling uitzenden. Bijvoorbeeld de atomen van een heet gas. De donkere lijnen zijn de absorbtielijnen en horen bij atomen die straling absorberen. Bijvoorbeeld atomen van een koeler gas of stof. Een ander handig hulpmiddel voor het bestuderen van sterren is het dopplereffect. Een goed voorbeeld daarvan is een passerende brandweerauto met sirene. Wanneer de geluidsbron naar je toe beweegt, dan zal de frequentie van het geluid toenemen. Wanneer de geluidsbron zich van je verwijdert, dan neemt de frequentie weer af. Met lichtgolven gebeurt precies hetzelfde. Wanneer een exoplaneet om een ster heen draait dan zal de ster een beetje heen en weer bewegen d.w.z versnellen en afremmen. Dit is te zien aan de verschuiving van de spectraallijnen. De spectraallijnen kunnen verschoven zijn naar het rood of naar het blauw. Beweegt de ster van ons af dan zijn de spectraallijnen naar het rood verschoven en beweegt de ster naar ons toe dan zijn ze naar het blauw verschoven. De spectraallijnen kunnen dus iets zeggen over de samenstelling, bewegingssnelheid en temperatuur van sterren. Ze kunnen ook de aanwezigheid van exoplaneten bij sterren verraden.

De jacht op exoplaneten

Met de techniek van het dopplereffect (verschuivende spectraallijnen) ontdekten de sterrenkundigen Michel Mayor in het sterrenbeeld Pegasus de eerste exoplaneet bij de ster 51 Pegasi, een vrij normale ster op een afstand van 50 lichtjaar. Met een helderheid van magnitude 5.4 net nog zichtbaar met het blote oog en met een verrekijker moet het zeker lukken. De exoplaneet kreeg de naam 51 Pegasi b. Er was veel media-aandacht voor deze ontdekking, maar het werd een klein beetje een desillusie. De exoplaneet staat dichter bij zijn ster dan bijvoorbeeld de planeet Mercurius bij de zon en draait er in vier dagen omheen. Het moet ook heel erg heet zijn op deze expolaneet. De massa van 51 Pegasi b is ongeveer de helft van die van Jupiter. Zo ontstond de typering `hot Jupiter´. Er is nog een manier om exoplaneten op te sporen. Wanner een exoplaneet vanaf de aarde gezien voor een planeet langs trekt dan zal de hoeveelheid licht van die ster, hoe miniem ook, iets afnemen. Dit effect is meetbaar. Vergelijk het met een speldeknop die voor de koplamp van een auto wordt gehouden met het groot licht aan. Het verschil is nauwelijks te zien maar wel meetbaar met hypergevoelige beeldsensoren. We noemen dit de transitiemethode. In 2009 werd de Kepler satelliet gelanceerd. Kepler is uitgerust met een enorme batterij digitale beeldsensoren, bestaande uit 42 CDD´s, goed voor 95 megapixels. Vanuit een heliocentrische baan om de aarde heeft Kepler een gebied in het sterrenbeeld Zwaan zo’n 100.000 sterren gelijktijdig geobserveerd op afstanden variërend van 600 tot 3000 lichtjaar, over een periode van 4 jaar. Door problemen met 2 gyroscopen, nodig om de satelliet nauwkeurig in balans te houden, moest een alternatieve missie gestart worden. Dat werd de K2 missie die weer andere gebieden observeert. De K2 missie is nog in volle gang. De opvolger voor Kepler wordt TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). TESS wordt uiterlijk in juni 2018 gelanceerd en gaat meer dan 200.000 sterren in de omgeving van de zon observeren. De verwachting is dat TESS minstens 2000 exoplaneten gaat vinden waarvan zo’n 300 even groot of iets groter dan de aarde zullen zijn. De missie moet ongeveer 2 jaar gaan duren. Met het NACO-instrument van de VLT (ESO) te Chili werd in 2003 een opname gemaakt van de ster Beta Pictoris. In 2008 werd de data van die opname gereduceerd. Men ontdekte toen een omringende stofschijf en een object naast de ster. Men ging uit van een exoplaneet en die kreeg de naam Beta Pictoris b. In 2009 en 2010 werd Beta Pictoris b aan de ander kant van de ster waargenomen met hetzelfde instrument en de zelfde telescoop. Met alle in dit artikel genoemde waarneemmethoden zijn momenteel ruim 3600 exoplaneten en ruim 2700 plantetaire systemen bevestigd.

De leefbare zone

Om leven op een exoplaneet een kans te geven moet het er niet te heet maar ook niet te koud zijn. Te dicht bij een ster is te heet en te ver er vandaan is te koud. De ideale afstand daarvoor is de `leefbare zone´. Kelpler 22 B was de eerste exoplaneet die werd gevonden in de leefbare zone. Sterrenkundigen van het Institut d’Astrophysique et Géophysique in Luik België, gebruikten de TRAPPIST (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) telescoop. Ze ontdekten bij Trappist 1, een relatief kleine koele ster in Waterman, zeven aardachtige exoplaneten in de leefbare zone. In augustus 2016 ontdekte ESO bij Proxima Centauri, een rode dwergster op 4,2 lichtjaar van de aarde, een exoplaneet in de leefbare zone van deze ster. De exoplaneet Proxima Centauri b heeft een massa van 1.3 maal die van de aarde en werd gevonden met de dopplershiftmethode.

Artist’s impression van de ELT in actie

De ELT

Met de bouw van de ELT (Extremely Large Telescope) door ESO komt een enorme telescoop beschikbaar voor het speuren naar exoplaneten maar ook aanwijzingen voor buitenaards leven. Het is de bedoeling om de atmosferen van exoplaneten te bestuderen met de ELT. De spiegel van deze telescoop krijgt een diameter van 39,3 meter en bestaat uit 798 hexagonale segmenten. De ELT kan 100 miljoen keer meer licht verzamelen dan het menselijk oog en kost meer dan 1 miljard Euro. De eerste waarnemingen met deze telescoop (first light) starten in 2024.

Melkwegstelsels in het heelal

Kijken we op een heldere nacht naar de melkweg dan zien we letterlijk miljarden sterren. De donkere delen in de melkweg worden veroorzaakt door koele stofwolken die het sterlicht tegenhouden. In de melkweg zijn ook veel stervormingsgebieden te vinden. De melkweg zit barstens vol met zonnestelsels. Ons eigen melkwegstelsel, waartoe de zon ook behoort, heeft een spiraalvorm bestaande uit meerdere spiraalarmen. Kijkend naar de melkweg zien we in feite slechts een deel van een spiraalarm. De zon is ongeveer 25.000 lichtjaar van het centrum van ons melkwegstelsel verwijderd. Ons melkwegstelsel heeft een doorsnede van 100.000 tot 180.000 lichtjaar en het bevat zo tussen de 100 en 400 miljard sterren. Op 2,5 miljoen lichtjaar van ons vandaan vinden we het Andromeda melkwegstelsel. Het aantal sterren in Andromeda komt op een biljoen (dat is 1 met twaalf nullen). Samen met Andromeda maken we deel uit van de zogenaamde lokale groep. De lokale groep bestaat uit ongeveer 40 melkwegstelsels en heeft een middellijn van zo’n 10 miljoen lichtjaar. Op 12 miljoen lichtjaar treffen we de twee melkwegstelsels Messier81 en Messier82 in het sterrenbeeld de Grote Beer en wat verder, op 55 miljoen lichtjaar, het melkwegstelsel NGC 8310 in het sterrenbeeld Leeuw (Ontdekt door William Herschel in 1784). De lokale groep maakt deel uit van een lokale cluster. Op 312 miljoen lichtjaar ligt de Coma cluster bestaande uit zo’n 1000 melkwegstelsels. Dit is, astronomisch gezien, allemaal nog `bij ons in de buurt´. Die clusters vormen weer superclusters. Er zijn vele, vele superclusters te vinden in het heelal. Tussen 24 september 2003 en 16 januari 2004 richtte NASA de Hubble ruimtetelescoop een tijd lang op een ogenschijnlijk leeg gebied aan de zuidelijke sterrenhemel in het sterrenbeeld Fornax (Oven). Het gebied was niet groter dan 3,4 boogminuten, dat is ongeveer een tiende diameter van de volle maan. Voor de afbeelding maakte Hubble 800 opnamen en 400 banen om de aarde. De totale opnametijd bedroeg 11,3 dagen. Het resultaat was een afbeelding met meer dan 10.000 objecten. Er was geen ster op te bekennen, alleen maar melkwegstelsels. 100 daarvan behoren tot de meest ver gelegen melkwegstelsels in het heelal die we ooit hebben kunnen zien. Ze zijn 800 miljoen jaar na de oerknal ontstaan. Het is de diepste afbeelding van het heelal in zichtbaar licht. De afbeelding werd al snel beroemd als de Hubble Ultra Deep Field image. Het aantal melkwegstelsels in het heelal wordt geschat op 150 miljard. Die vertegenwoordigen samen overigens 5% van het heelal. 27% van het heelal bestaat uit `donkere materie´. De resterende 68 % schrijven sterrenkundigen toe aan `donkere energie´.

Frank Drake

De vergelijking van Drake

De radiosterrenkundige Frank Drake stelde in 1961 een wiskundige formule op waarmee het aantal intelligente beschavingen kan worden geschat die met ons kunnen communiceren via radiogolven. Dit wordt de vergelijking van Drake genoemd.

N=R x fp x ne x fl x fi x ft x t1
N: aantal buitenaardse beschavingen in ons melkwegstelsel die kunnen communiceren
R: de snelheid waarmee geschikte sterren worden geboren
fp: het aantal sterren met planeten
ne: het aantal planeten waarop leven mogelijk is
fl: het aantal planeten waarop daadwerkelijk leven ontstaat
fi: het aantal planeten waarop intelligent leven ontstaat
ft: het aantal intelligente levensvormen dat technologie ontwikkeld
t1: de tijdspanne dat zo’n beschaving kan communiceren

We weten vrij zeker dat in ons melkwegstelsel tussen de 40 en 100 nieuwe sterren per jaar worden gevormd. R= 40 tot 100.
We mogen er van uit gaan dat vrijwel elke ster 1 of meer planeten heeft. fp=100%.
Verder blijft het giswerk maar neem als voorbeeld bij ne, fl, fi, en ft voor het gemak steeds 1%.
Laten we aannemen dat zo’n beschaving zichzelf niet te snel vernietigd en het een miljoen jaar vol houdt. t1=1.000.000.
Ons melkwegstelsel is ongeveer 13 miljard jaar oud.

Rekenvoorbeeld:
R=70
fp=70 Neem een voorzichtig gemiddelde van 2 planeten per ster dus 140 planeten per jaar.
ne=14
fl=0.14
fi=0.0014
ft=0.000014 Dit is gerekend per jaar en moet je vermenigvuldigen met 13 miljard, de leeftijd van het melkstelsel. Zo kom je uit op 182.000 geschikte planeten.
t1=1 miljoen en de leeftijd van het melkwegstelsel is ongeveer 13 miljard jaar. Dat is tijd genoeg om een aantal intelligente en communicerende beschavingen te laten ontstaan die het 1 miljoen jaar vol weten te houden. Sommige van deze beschavingen zouden nu nog kunnen bestaan. Bovendien hebben we het hier alleen nog maar over ons eigen melkwegstel.

Nogmaals, het is een rekenvoorbeeld maar het zet je toch aan het denken. Er zijn waarschijnlijk volop levensvatbare planeten. Er kunnen dus best intelligente beschavingen bestaan of…. allang weer verdwenen zijn. Merk op dat het leven op aarde zo’n 3,2 miljard jaar geleden ontstond en wij moderne mensen bestaan nog geen 200.000 jaar. We komen eigenlijk net kijken. Stel je de geschiedenis van onze planeet van 4,5 miljard jaar voor als een dag van 24 uur. Twee seconden voordat de klok 24:00 uur aangeeft verschijnen er dan de eerste mensen.

SETI

Het is dus helemaal zo gek nog niet om met radioschotels het heelal af te speuren naar radiosignalen van intelligente beschavingen. SETI (Search For Extra Terrestrial Intelligence) is het instituut dat zich hier mee bezig houdt. De Arecibo radiotelescoop in Puertorico, een enorme schotel met een middenlijn van 300 meter, is door SETI ook vaak voor dit doel gebruikt. In 1974 werd met deze radiotelescoop de Areciboboodschap, een radioboodschap de ruimte ingestuurd in de richting van de bolhoop M13 op 25.000 lichtjaar in het sterrenbeeld Hercules. In die tijd waren er namelijk nog geen exoplaneten gevonden. SETI heeft inmiddels wel allerlei interessante exoplaneten in het vizier. Naast radiosignalen experimenteert SETI ook met zoeken naar lasersignalen.

De Voyager ruimtesonde

Flessenpost

In 1972 werd de ruimtesonde Pioneer 10 gelanceerd. Pioneer 10 heeft na zijn bezoek aan Jupiter in 1974 koers gezet naar de ster Aldebaran, een ster op 66,64 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Stier. De ruimtesonde is na 31 jaar uitgeschakeld door NASA en zal over 2 miljoen jaar bij Aldebaran arriveren. Pioneer 10 werd voorzien van een gouden plaquette voor het geval dat de sonde wordt ontdekt door een buitenaardse beschaving. De op de plaquette afgebeelde pulsars moet aangeven waar de sonde vandaan komt. Het is maar te hopen dat eventuele buitenaardse wezens begrijpen dat er mensen op staan afgebeeld. In 1977 werden de Voyager ruimtesondes gelanceerd. Voyager 1 heeft inmiddels ons het zonnestelsel verlaten en is nu meer dan 20 miljard kilometer van de aarde verwijderd. Beide Voyagers werden voorzien van een gouden grammofoonplaat met daarop tekeningen en geluiden van de aarde, zoals bijvoorbeeld “welkom op aarde´´ in alle talen. Het was met name de sterrenkundige Carl Sagan die zich inzette voor de plaquette bij Pioneer 10 en de gouden grammofoonplaat bij de Voyagers. Deze ruimte sondes zijn in feite de flessenpost van de mensheid en vormen voor altijd een tastbaar bewijs van ons huidige bestaan of dat we ooit bestaan hebben.

Tabby’s ster

KIC 8462852 ofwel Tabby’s ster is een normale ster op 1480 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Zwaan. De Kepler-ruimtetelescoop ontdekte bij deze ster heel sterke en grillige helderheidsvariaties. In 2015 werd dit bekend gemaakt. Voor de helderheidsvariaties is nog geen goede verklaring gevonden en dat heeft tot wilde speculaties geleid zoals de Dyson-bol. Een Dyson-bol is niet een soort stofzuiger maar een enorm kunstmatig bouwwerk waarmee een ster geheel wordt omhuld zodat je alle energie van die ster kunt benutten. Theoretisch zou dit kunnen. Wij zijn op technisch gebied nog niet zo ver maar onze buitenaardse buren misschien wel. Een gasplaneet met een wiebelend ringenstelsel zou overigens ook een goede verklaring kunnen zijn voor de helderheidsvariaties maar dat is natuurlijk veel minder sexy.

Buitenaardse beschavingen

In de oudheid hielden Griekse filosofen zich al bezig met kosmologie en hadden ideeën over buitenaardse werelden. Giordano Bruno (1548-1600) was overtuigd van buitenaardse werelden. Bruno was aanhanger van het heliocentrisch wereldbeeld van Copernicus. Op religieus en filosofisch vlak was hij een aanhanger van het docetisme en pantheïsme. Hiervoor werd hij in 1600 door de inquisitie in Rome op de brandstapel gezet. Dat was dus niet omdat hij in buitenaardse werelden geloofde. Wij hoeven ons dan ook geen zorgen te maken. Tijdens een lunch in 1950 sprak natuurkundige en Nobelprijswinnaar Enrico Fermi met collega’s over het feit dat buitenaardse beschavingen veel voor zouden kunnen komen en ook de aarde bezocht zouden kunnen hebben. De reactie van Fermi was “Okay, where are they?´´. Dit werd de bekende Fermi paradox. De Sterrenkundige Carl Sagan heeft veel bijgedragen aan het onderzoek naar buitenaards leven. Hij was een pionier in het populariseren van de wetenschap en o.a. bekend van de televisieserie Cosmos (1980). Professor Steven Hawking, bekend van zijn werk op het gebied van zwarte gaten, waarschuwt ervoor dat wanneer buitenaardse wezens ons ontdekken, dit wel eens onze ondergang kan betekenen. Als voorbeeld noemt hij wat er met de inheemse bewoners in Midden- & Zuid-Amerika gebeurde nadat het werd gekoloniseerd door de Spanjaarden .

Tot slot

Er zijn vele planeten te vinden waarop leven mogelijk is.
De benodigde bouwstoffen die daarvoor nodig zijn, vinden we overal in het heelal.
Misschien is een andere vloeistof dan water ook wel geschikt om de benodigde chemische energie te leveren voor het ontstaan van levende cellen?
Misschien is heelal bezaaid met leven en is dit leven werkelijk overal tussen de sterren te vinden? Misschien is het leven zeldzaam in het heelal?
Misschien zijn we toch echt alleen?
Misschien is niet al het leven koolstof gebaseerd en bestaat het uit hele andere biogene elementen? Dan kunnen we dat leven misschien niet eens herkennen.
Misschien hebben er al diverse beschavingen bestaan en zijn ze allang weer verdwenen?
Misschien ontdekken we ooit op een andere planeet de archeologische overblijfselen van een buitenaardse beschaving?
Wij leven, hoe dan ook, in een spannende tijd. Voor het eerst in de geschiedenis zijn we in staat om antwoord te krijgen op één van de meest fundamentele vragen namelijk, bestaat buitenaards leven en zo ja, hoe ziet dat er dan uit? Het vinden van buitenaards leven wordt één van de allergrootste ontdekkingen ooit.

Bronnen:
BBC News;
ESA;
ESO;
Georgia State University, VS;
Jet Propulsion Laboratory;
NASA;
SETI;
Spitzer Sience Center;
Georgia State University;
The Astrophyisical Journal;
Universiteit Leiden;
University of Western Ontario, Canada.

Noten
  1. Jaja, al weer het tweede gedicht binnen één dag, na Jan z’n gedicht over M45 van gisteren. Astroblogs wordt het astropoëtisch centrum van de wereld. []

Reacties

  1. Astropoëtisch 😀
    50 keer woordwaarde !!

  2. Jan Brandt zegt:

    Hoi Rinus….Welkom op Astroblogs en gefeliciteerd met je eerste razendkekke astroblogje….nou ja, zeg maar… “Blog”….een tekstfortmaatje zoals het hoort, al zeg ik het zelf..hihi…enne….bij deze, middels jouw dichterlijke bijdrage, is ook meteen de “werkgroep Astro-poëzie” een voldongen feit, oh yeah!!!…Het mot nah ech nie gekker worden!!!

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.