Credit: Public Domain
Nou denken jullie vast dat ik een blog schrijf met een recensie van Oppenheimer, de film van Christopher Nolan die nu volle zalen trekt in de bioscopen. Nee, hier volgt geen recensie, sterker nog ik moet de film nog zien, vanavond ga ik ‘m zien. Nee, ik wil het hier kort hebben over het wetenschappelijk werk van Robert Oppenheimer (1904-1967), de hoofdpersoon van de film, maar voor ons belangrijker, de natuurkundige die veel heeft betekent voor de sterrenkunde. Oppenheimer was hoogleraar in Berkeley en in de jaren dertig, vóór hij leiding gaf aan het Manhattanproject om de atoombom te ontwikkelen, heeft hij veel theoretisch werk gedaan aan de algemene relativiteitstheorie en de kwantumveldentheorie.
Einstein en Oppenheimer in 1947. Credit: Universal History Archive.
Aan het eind van de jaren 1930 schreef hij met Hartland Snyder, één van zijn studenten, het artikel ‘On Continued Gravitational Contraction‘ over wat we nu zwarte gaten noemen (het Oppenheimer-Snyder-model, 1939). Oppenheimer sprak van ‘donkere sterren’, want de term ‘zwart gat’ werd pas in 1967 voor het eerst gebruikt door John Wheeler. Oppenheimer en Snyder berekenden m.b.v. de vergelijking van de Tolman-Oppenheimer-Volkhoff (later zo genoemd) een grens aan de massa van sterren waarboven geen neutronenster meer kan ontstaan maar alleen een zwart gat. Hieronder voor de liefhebbers die vergelijking.
$latex {\displaystyle {\frac {dP}{dr}}=-{\frac {Gm}{r^{2}}}\rho \left(1+{\frac {P}{\rho c^{2}}}\right)\left(1+{\frac {4\pi r^{3}P}{mc^{2}}}\right)\left(1-{\frac {2Gm}{rc^{2}}}\right)^{-1}}$
Neutronensterren – enkele jaren eerder bedacht door Water Baade en Fritz Zwicky – kunnen bestaan omdat ze grotendeels bestaan uit ‘gedegenereerde neutronen’ en de druk daarvan de enorme zwaartekracht kan weerstaan. Die zwaartekracht is enorm, want we hebben het over pakweg een zonsmassa in een bolletje ter grootte van Amsterdam. Toch kan de degeneratieve tegendruk van de neutronen die zwaartekracht weerstaan, tot…? Dat was precies de vraag waar Oppenheimer en Snyder zich over bogen. Want als de zwaartekracht toeneemt, bijvoorbeeld omdat de ster door toevoer van materie zwaarder wordt, komt er een moment dat zelfs de druk van de neutronen het niet meer aan kan en de ster ineenklapt. Volgens hun berekeningen zou dat gebeuren als de massa de grens van 0,7 zonsmassa zou overschrijden. Die grens werd in 1939 de Tolman-Oppenheimer-Volkofflimiet genoemd, omdat hij door Oppenheimer en George Volkoff, een andere student van hem, werd gepostuleerd (in dit artikel uit 1939), gebaseerd op werk van Richard C. Tolman.
Nu weten we dat die 0,7 zonsmassa niet juist is, de werkelijke grens ligt ergens in de buurt van 2,1 zonsmassa. Zelfs vandaag de dag nog is het lastig om de exacte waarde van de limiet te berekenen, omdat de toestandvergelijking van extreme materie niet bekend is. Maar los van de preciese waarde: Oppenheimer zag dat er dus zoiets als donkere sterren moesten bestaan, objecten die gekrompen zijn tot hun ‘zwaartekrachtstraal’, ook wel de Schwarzschildstraal genoemd. Verdere bijdragen van Oppenheimer voor de sterrenkunde gingen onder andere over de ‘cascades’ van kosmische straling in de atmosfeer van de aarde.
Credit: Public Domain
Interessant om nog te vermelden is dat Oppenheimer vóór zijn jaren in Berkeley nog in Leiden is geweest. Hij was in 1926 te gast in het Heike Kamerlingh Onnes laboratorium (zie de foto hierboven, hij staat op de tweede rij, tweede van links, naast Paul Dirac) en in 1928 was hij op het Paul Ehrenfest Instituut. Bij die laatste gelegenheid gaf hij ook lezingen en die waren niet in het Engels, maar… Nederlands! En dat ondanks zijn weinige kennis van onze taal. Hij kreeg er de bijnaam ‘Opje’, wat door de studenten geangliceerd werd tot ‘Oppie’. Ik moet de film Oppenheimer zoals gezegd nog zien, maar ik begreep net na een zoektocht op Google dat het ook in de film terugkomt, zoals te zien in de video hieronder.
Bron: Wikipedia + Starts with a Bang.
Speak Your Mind