Na alle rampspoed van dronken astronauten, exploderende raketmotoren, gesaboteerde boordcomputers en frauderende ex-werknemers die de ruimtevaart de laatste dagen meegemaakt heeft kan het geen kwaad de aandacht eens op iets anders te vestigen: het einde van het heelal! 😈 Ik ben zoals ik gisteren schreef de komende twee weken met het gezin op vakantie, maar om jullie niet te laten vervelen zal ik in elf delen vertellen hoe tussen nu (31 juli 2007) en 10116 jaar (duurt nog eventjes) alles uiteindelijk aan z’n einde komt. Iedere dag een vervolg. Leuk onderwerp toch? 😉 Na deel 11 zit ik nog een paar dagen lekker op een camping in Frankrijk te bakken, maar dan lees je maar een leuk boek of zoiets. Als ik terug ben ga ik weer lekker actueel doen. Morgen deel 1.
Beetje lastig om hier uitspraken over te doen en als je de aftakeling van de natuur om ons heen bekijkt denk je misschien dat we wel erg ons best doen om het einde van de mensheid te bespoedigen. De astrofysicus Brandon Carter heeft in 1983 het zogenaamde Doomsday argument[1]soms ook wel de Carter-Catastrofe genoemd bedacht, waarin hij stelt dat mensen die nu leven een willekeurige plaats innemen in de historische tijdsschaal en dat we daarom ongeveer halverwege de tijdsspanne zitten die de mensheid te gaan heeft. Volgens berekeningen betekent dit dat er een kans van 95% is dat de mensheid rond het jaar 11.000 aan haar einde zal komen. Kortom lieve Astrobloglezers: u kunt nog rustig gaan slapen. Hou trouwens in dit verband de zogenaamde Doomsdayklok in de gaten: deze staat sinds 2007 weer op vijf minuten voor twaalf. Mmmm, halen we die 11.000 wel? Morgen: het einde van het leven op Aarde.
Gisteren zagen we hoe ergens rond het jaar 11.000 (da’s nog 8.993 jaartjes ver weg, oftewel 3282445 nachtjes slapen) de mensheid met een waarschijnlijkheid van 95% zichzelf ten einde brengt. Vandaag de rest van het leven op Aarde. Omdat dieren wat minder destructief zijn (over het algemeen) moet er een externe factor aan te pas komen om het leven op Aarde ten einde te brengen. Die factor is de zon. Die wordt namelijk langzaam aan steeds warmer, in een evolutie die er toe leidt dat de Zon als gewone hoofdreeksster langzaam verandert in een rode reus. In het boek The Life and Death of Planet Earth van Peter Ward en Donald Brownlee laten ze zien hoe over ca. 500 miljoen jaar de temperatuur op Aarde zo warm is dat overal woestijn heerst. Grote dieren kunnen dan alleen nog op de koelere polen leven. Maar de miljarden jaren daarna zal ook dat niet meer mogelijk zijn. Over ongeveer 5 miljard jaar zal alle leven, ook het microscopisch kleine bacteriële leven, uitgestorven zijn. De oceanen zijn verdampt en de Aarde zal een kokende planeet zijn. Morgen: het einde van de Aarde.
Gisteren het einde van het leven op Aarde. Vandaag het einde van moeder Aarde zelf [2]of is het nou Vader Aarde? Geen idee eigenlijk waarom meestal over moeder Aarde wordt gesproken. Gaan we es een keertje uitzoeken. Etymologen onder de Astrobloglezers mogen het zeggen. Zoals gisteren al bleek zal de Zon na 5 miljard jaar z’n waterstof in het centrum verbrand hebben en een nieuwe fase in z’n evolutie ingaan. De Zon zal in z’n buitenlagen uitdijen en het oppervlakte van de ‘Rode Reus’ zal eerst Mercurius bereiken, dan Venus en tenslotte de Aarde.
[…] Dus op een dag vervalt Het bolwerk van het machtige heelal, Omsingeld door een vijandelijke macht, En brokkelt af tot een ruïne. Lucretius, De Rerum Natura.
Het is niet helemaal duidelijk wat dan het lot van de Aarde zal zijn, complete vernietiging of zwartblakering als een hete sintel, maar veel goeds zal het niet zijn voor de Aarde. De Aardse lijdensweg zal ergens tussen 5 en 7,5 miljard jaar vanaf nu plaatsvinden. Morgen: het einde van de Zon.
Gisteren het einde van de Aarde. Vandaag het einde van de centrale ster in het zonnestelsel, het object waar het allemaal mee begonnen is, de Zon. Dat einde is een zeer langdurig proces en het zal ergens tussen 7,5 miljard en 1 biljoen jaar (=1012 jaar, de Amerikanen praten over een ‘trillion’) plaatsvinden. Na de fase van heliumverbranding in de Zon zal er volgende fase zijn van koolstofverbranding en tenslotte zuurstofverbranding in het centrum. Voor een volgende verbrandingsfase van nog zwaardere elementen heeft de Zon niet genoeg massa. De buitenlagen zullen afgestoten worden, met een omringende planetaire nevel als gevolg en de Zon zal z’n pensioen als witte dwerg doorbrengen. Die hebben echter ook niet het eeuwige leven en na ongeveer 1 biljoen jaar zal de witte gloed uitgebleekt zijn en zal een koude zwarte dwerg overblijven. Tenminste in theorie, want sterrenkundigen hebben die sintels van wat eens prachtige blinkerende sterren waren nog nooit gezien. Simpelweg omdat de tijd tussen de Big Bang en nu te kort is geweest (!) om dergelijke overblijfselen van witte dwergen te vormen. Morgen: het einde van het zonnestelsel.
De Zon mag dan op een gegeven moment verdwenen zijn, zoals gisteren beschreven in de Astroblogs, dat betekent niet dat de buitenplaneten in het zonnestelsel, die buiten de hitte van de Rode Reus waren gebleven, ook direct verdwijnen. Onlangs nog werd in Science een artikel gepubliceerd van een planetenstelsel om een witte dwerg heen. Kennelijk kunnen uitgebluste sterren nog een actief planetenstelsel om zich heen hebben. Maar ook daar zal op een gegeven moment door gravitationele werking van de witte dwerg een eind aan komen: sommige planeten zullen langzaam naar de witte dwerg bewegen en daar tegenaan botsen, anderen zullen de interstellaire ruimte in worden gekatapulleert. En dat geldt uiteraard ook voor de massa’s planetoïden, dwergplaneten en meteoroïden in het zonnestelsel. Eh… over die laatste objecten gesproken: houden jullie er erg in dat binnenkort de Perseïden weer te zien zijn? Met name in de nacht van maandag op dinsdag 13/14 augustus zijn er vele vallende sterren van deze meteorenzwerm te zien. Het is dan Nieuwe Maan, dus erg gunstig. Bij helder weer en een donkere hemel kan je dan zo’n 60 tot 90 meteoren per uur zien. Morgen: het einde van de kosmologie
Dit is een beetje verwarrende titel, want je zou kunnen denken dat ik er het einde van het hele heelal mee bedoel, de kosmos dus. Niets is minder waar. Kosmologie is de wetenschap die de globale structuur en de evolutie van het heelal bestudeert. Om die globale structuur te kunnen bestuderen moet je wel andere sterrenstelsels kunnen zien. En da’s nou net het probleem: de sterrenkundigen Lawrence M. Krauss en Robert J. Scherrer hebben onlangs in een artikel laten zien dat over 3 biljoen jaar we buiten de Melkweg geen enkel sterrenstelsel meer kunnen zien. Oorzaak daarvoor is de donkere energie, die zo’n 74% van de energieinhoud van het heelal levert en een afstotende werking heeft. Door die afstotende werking zullen de sterrenstelsels steeds sneller van elkaar gaan bewegen en op een gegeven moment zullen ze buiten elkaar waarneemhorizon vallen. Als dat over 3 biljoen jaar (da’s dus een drie gevolgd door twaalf nullen, ahum) gebeurt gaat het scherm hierboven dus op zwart. Geen prachtige Hubble Deepfields meer, geen plaatjes van M51, M31, M87 en noem ze allemaal maar op. Hetzelfde moment markeert ook het einde van de microgolfachtergrondstraling, het restant van de Big Bang. Die zal op dat moment dezelfde temperatuur hebben als het absoluut nulpunt en daarmee ophouden te bestaan. En daarmee is ook de geschiedenis van het heelal, waarvan de straling een soort van vingerafdruk is, finito. En daarmee het einde van de kosmologie. Morgen: het einde van het Melkwegstelsel.
Ik heb al een paar keer de botsing beschreven van sterrenstelsels. Het wordt inmiddels door sterrenkundigen als de gewoonste zaak van de wereld beschouwd dat sterrenstelsels op elkaar botsen en dat staat ook te gebeuren met onze eigen Melkweg en het buurstelsel, de Andromedanevel (M31). Over ongeveer 2 miljard jaar begint die botsing en daarna krijg je een heel proces van heen en weer zwieberen van de sterren in beide stelsels én van de centrale supermassieve zwarte gaten. Over 7 miljard jaar (of een jaartje er bij, je weet ’t nooit precies) is de botsing compleet en vormen de Melkweg en het Andromedastelsel Milkomedia (of de Melkomeda, voor de anti-Anglicanen onder ons). Maar dan heb je nog steeds één gigantisch elliptisch sterrenstelsel overgehouden, bestaande uit een centraal super-supermassief zwart gat en een grote hoeveelheid daaromheen zwermende sterren. Ook zo’n elliptisch sterrenstelsel komt ooit aan z’n eind. De verwachting is dat na 1019 tot 1020 jaar het stelsel zal zijn geërodeerd en de sterren uitgevlogen zijn in de intergalactische ruimte. Morgen: het einde van de sterren.
Sterren komen en gaan. Kijk naar de Orionnevel en je ziet een ware kraamkamer waar voortdurend sterren worden geboren. Dat is altijd zo geweest (sedert zo’n 400 miljoen jaar na de Big Bang), maar het zal niet altijd zo gaan. Ooit zal er geen gas- en stof meer zijn van waaruit de sterren worden geboren. Ooit zal er sprake zijn van een ‘laatste’ ster en als die opgebrand is zal er uiteindelijk alleen een zooitje zwartgeblakerde dwergsterren, neutronensterren en zwarte gaten overblijven. Dat zal over ongeveer 100 biljoen jaar zijn, oftewel 1014 jaar. Een onbeweeglijk stuk massa met dezelfde temperatuur als z’n omgeving. Morgen: het einde van de gewone materie.
Na het einde van de sterren, zoals gisteren alhier beschreven, blijven we zitten met een heelal gevuld met donkere objecten: zwarte dwergen (waarvan eentje de ex-Zon is), neutronensterren en zwarte gaten. Soms zal een flits zichbaar zijn als dergelijke objecten op elkaar botsen en hun gravitationele energie in één keer uitspuwen. Alle materie die niet in zwarte gaten of neutronensterren verdwijnt zal op de lange duur vanzelf verdwijnen. De bouwstenen van materie, de protonen, schijnen volgens theorieën een eindige levensduur te hebben van 1030 tot 1035 jaar. Geen kort leven wat protonen beschoren is, maar ook zij hebben niet het eeuwige leven. Kortom ook de gewone materie zal over een (behoorlijk) poosje aan z’n einde komen. Wat overblijft als de protonen vervallen is straling, zoals fotonen, neutrino’s en deeltjes als electronen en positronen. Morgen: het einde van de zwarte gaten.
Zoals de beroemde natuurkundige Stephen Hawking in 1974 al opperde kunnen zwarte gaten vermoedelijk wél deeltjes uitzenden. Via de zogenaamde Hawking-verdamping zenden ze deeltjes uit en daardoor neemt hun totale massa af. Een ingewikkeld proces wat ik nu niet ga uitleggen (wie weet later nog wel een keertje). Zwarte gaten verdampen dus geleidelijk en dat gaat langzamer voor massievere zwarte gaten. Uiteindelijk zal ook he zwaarste supermassieve zwart gat verdampt zijn: over ongeveer 10100 jaar (!). Net als bij de vervallen protonen zal ook hier straling het restant zijn. Morgen: het einde van alles.
Tsja, aan alles komt uiteindelijk een einde en dat bedoel ik in dit geval letterlijk en figuurlijk. Paul Davies beschrijft in z’n boek De laatste drie minuten hoe in een heelal enkel gevuld met straling en electron-positronparen de laatsten elkaar kunnen vernietigen. Electronen en positronen kunnen zich rangschikken als mini-atoom, positronium genoemd, waarin de beide deeltjes zich in een soort van dodendans om een gemeenschappelijk zwaartepunt bewegen. Langzaam maar zeker spiraliseren ze naar elkaar toe, maar da’s een zéér langzaam verlopend proces. “Schattingen geven aan dat het de meeste electronen en positronen 1071 jaar zal kosten om positronium te vormen, maar in de meeste gevallen is de diameter van hun omloopbaan vele biljoenen lichtjaren! De deeltjes bewegen dan zo langzaam dat het een miljoen jaar duurt voordat ze zich één centimeter hebben verplaatst. De electronen en positronen zijn zo sloom geworden dat de tijd waarin ze de spiraal afleggen een verbijsterende 10116 jaar blijkt te zijn.” Als ze na de periode bijeenkomen annihileren ze elkaar en blijft er straling over. Aldus Paul Davies (blz. 93). OK, toegegeven: we blijven dus zitten met een heelal vol fotonen en neutrino’s. Maar die reageren totaal niet op elkaar en van enige natuurkundige processen is geen sprake meer. Oh ja en dan heb je nog die mysterieuze donkere materie en energie. Geen idee hoe het daar over 10116 jaar mee staat. Totale duisternis, einde verhaal. Bron voor deze serie: Universe Today (plus nog een bundel andere bronnen, zoals Wikipedia en Paul Davies’ boek ‘De laatste drie minuten’)
of is het nou Vader Aarde? Geen idee eigenlijk waarom meestal over moeder Aarde wordt gesproken. Gaan we es een keertje uitzoeken. Etymologen onder de Astrobloglezers mogen het zeggen
