5
5 2. It all started with a big bang
5 INHOUD
It all started with a big bang
OriĂŤntatie ................................................................................ p. 74 1. Portret van het heelal ................................ p. 76 1.1 Hemellichamen ................................................ p. 1.2 Structuur van het heelal ......................... p. 1.3 Het ontstaan van het heelal: de bigbangtheorie ......................................... p. 1.4 Het ontstaan van het zonnestelsel ......................................................... p.
76 84 91
Bijlage 1 Ruimtevaart in ons
dagelijks leven ............................. p. 103
Taak 1 Taak 2 Taak 3
93
2. Ruimteonderzoek ............................................ p. 94 2.1 Instrumenten ...................................................... p. 94 2.2 Spin-offs ................................................................. p. 99
3. OntstaanstheorieĂŤn ..................................... p. 100 3.1 Wetenschappelijk onderbouwde theorie: darwinisme of evolutionisme ..................................................... p. 100 3.2 Niet-wetenschappelijke concurrenten ....................................................... p. 100
Taak 4
De hemellichamen en hun paspoort ................................ p. 109 Samenvatting: structuur van het heelal ............................... p. 111 Schematische voorstelling van het ontstaan van het zonnestelsel .................................. p. 113 Bewijs voor de evolutieleer ..................................... p. 115
Begrippenlijst .......................................................... p. 119 Kennen en kunnen .......................................... p. 121 Mindmap .......................................................................... p. 122
It all started with a big bang
WAAROM DEZE MODULE?
De maan, de zon, een planeet. Misschien weet je al iets over deze hemellichamen, maar we leren er veel meer kennen in deze module. Dat de aarde rond de zon draait en de maan in een baan rond de aarde draait, weet iedereen. Maar waar bevinden andere hemellichamen zich ten opzichte van ons? En wat is onze plaats in het heelal eigenlijk? Je komt er alles over te weten in deze module.
It all started with a big bang
Oriëntatie a. Wat zijn de volgende dingen? b. Wat hebben ze met elkaar gemeen?
c. Markeer de hemellichamen die in het artikel voorkomen.
Amateurwetenschappers ontdekken zeldzame superaarde in bewoonbare zone 09 januari 2019 Wetenschap - Ook in 2019 gaat de mensheid weer duchtig op zoek naar buitenaards leven. Ook buiten ons eigen zonnestelsel kan dat theoretisch voorkomen op exoplaneten in de “bewoonbare zone” aka “Goudlokjegebied”. Amateurastronomen hebben er nu zo eentje ontdekt. Het gaat om een tot nu toe gemiste en erg zeldzame superaarde, gespot in de waarnemingsgegevens van de intussen niet meer operationele Kepler-satelliet van NASA.
Een artistieke impressie van superaarde 55 Cancri e. (Bron: Ron Miller/NASA blueshift, CC BY 2.0)
74
Sinds de jaren negentig zijn er al zo’n 4.000 exoplaneten ontdekt. Dat zijn planeten die niet, zoals de aarde, rond de zon draaien maar rond andere sterren. Slechts enkelen bevinden zich in het leefbare ‘Goudlokjegebied’ van hun ster, dat de juiste afstand van de planeet ten opzichte van de ster aanduidt om de aanwezigheid van vloeibaar water mogelijk te maken. Het is een zone waar het niet te warm en niet te koud is voor eventueel leven. In ons zonnestelsel valt naast de Aarde alleen Mars binnen die bewoonbare zone. Maar er zijn nog miljarden andere sterren dan de zon, waarrond eveneens miljarden exoplaneten cirkelen. Op een deel daarvan zou er dus theoretisch leven mogelijk zijn. De Kepler-satelliet is ontworpen om exoplaneten op te sporen en de telescoop is daarin succesvol. In 2005 werden ook de eerste superaardes ontdekt, rotsachtige planeten met een massa groter dan die van de Aarde maar kleiner dan die van Uranus of Neptunus. Superaardes komen in ons zonnestelsel niet voor, wél daarbuiten. De eerste die ontdekt werd, was Gliese 876 d, die rond de rode dwerg Gliese 581 tolt. In 2007 kwam dan de eerste superaarde in de bewoonbare zone in het
It all started with a big bang
vizier: Gliese 581 d. Sinds 2013 zijn er nog vijf nieuwe superaardes ontdekt die eventueel leefbaar zijn. En nu dus opnieuw. De exoplaneet kreeg de naam K2-288Bb mee, ligt op 226 lichtjaren van de Aarde en is ongeveer twee keer zo groot als onze planeet. Een exoplaneet van deze omvang is uitzonderlijk. Ze bevindt zich in het dubbelstersysteem K2-288 in het sterrenbeeld Stier. Die twee sterren liggen op 8,2 miljard kilometer van elkaar, ongeveer zes keer de afstand tussen Saturnus en de zon. De meest heldere ster van de twee is ongeveer de helft in grootte en massa van onze zon, de andere is ongeveer een derde van de omvang en massa van de zon. K2-288Bb draait rond de kleinere, minder heldere ster in 31,3 dagen. Daarom staan de twee sterren mogelijk leven
op de planeet niet in de weg, stelt een paper van onder andere Abraham Loeb van de Harvard-universiteit. De superaarde kan volgens NASA een rotsachtige of een gasrijke planeet zoals Neptunus zijn en is half zo groot als deze laatste. “Een erg opwindende vondst�, beweert Adina Feinstein, studente aan de University of Chicago en hoofdauteur van de paper hierover die in The Astronomical Journal zal verschijnen.
Bron: https://www.hln.be/wetenschap-planeet/wetenschap/ amateurwetenschappers-ontdekken-zeldzame-superaarde-inbewoonbare-zone~a02a91ff/
d. Schrijf twee dingen op over wat je weet over de ruimte.
e. Bekijk de tekening. Wat stelt ze voor? Schrijf je hypothese op.
75
It all started with a big bang
1 Portret van het heelal 1 1 Hemellichamen Wanneer we tijdens een heldere nacht naar boven kijken, is er van alles te zien. De lucht hangt vol kleine lichtpunten, wat wij in de volksmond sterren noemen. Zijn we wel zeker wat die sterren zijn? Wat we wel zeker zijn, is dat de meeste objecten die je ziet hemellichamen zijn. De hemellichamen die we het duidelijkste zien, zijn de zon en de maan. Als we wat verder kijken, zien we de planeten. De planeten Mars en Venus kunnen we bij momenten met het blote oog heel duidelijk zien.
De hemellichamen hebben elk hun eigen kenmerken.
Om verder te kijken, hebben we al een stevige telescoop nodig. Vanop aarde zien ze eruit als sterren, maar als je dichterbij gaat kijken, merk je dat je niet alleen sterren ziet, maar ook kometen, planetoïden, nevels … En zo kunnen we steeds verder inzoomen tot in het niets?
1 1 1 Natuurlijke satelliet of natuurlijke maan maan (de; v(m); meervoud: manen) 1 hemellichaam dat zich om een planeet beweegt; met name de satelliet van onze aarde Een maan is een natuurlijke satelliet. Verschillende planeten hebben een of twee satellieten, vijf tot zes en zelfs meer. Deze draaien allemaal in een vaste baan rond de planeet waar ze bij horen. Onze maan draait in een elliptische baan om de aarde, waardoor de afstand tussen de maan en de aarde gedurende het jaar varieert. Gemiddeld staat de maan op 384 450 km van de aarde. Ze vertoont schijngestalten omdat er maar een deel van het zichtbare maanoppervlak wordt verlicht door de zon. Met de schijngestalten van de maan bedoelen we de verschillende fasen die onze maan aanneemt gezien vanop aarde. Iedereen kent ongetwijfeld de volle maan, maar er bestaat ook een nieuwe maan en een wassende maan … Deze cyclus is al sinds mensenheugenis gebruikt als middel om
Teken in het kader de ellipsvormige baan van de maan
de tijd aan te koppelen.
rond de aarde.
a. Waarom noemen we de maan een natuurlijke satelliet?
76
It all started with a big bang
Wist je dat … … we enkel de ‘voorkant’ van de maan kunnen zien? De maan is steeds met dezelfde kant naar de aarde gekeerd. Dit noemen we een synchrone rotatie. Het lijkt vanop aarde alsof de maan niet rond haar eigen as draait, maar dat doet ze weldegelijk. De ‘achterkant’ van de maan ziet dus ook geregeld het zonlicht. De misopvatting dat het er altijd donker zou zijn, heeft wellicht te maken met het bekende nummer “Dark Side of the Moon” van Pink Floyd. Een maancyclus met verschillende (maan)gestalten
1.1.2 Planeten pla·neet (de; v(m); meervoud: planeten) 1 hemellichaam dat in een vaste baan om de zon draait en door eigen zwaartekracht een bolvorm heeft aangenomen Planeten zijn hemellichamen die geen licht geven omdat ze te koud zijn. Op basis van hoe ze samengesteld zijn, worden ze in een bepaalde categorie ingedeeld: • aardse planeten of rotsplaneten kenmerken zich door een steenachtig oppervlak; • gasreuzen of Joviaanse planeten hebben geen vast oppervlak; • ijsreuzen bestaan uit bevroren methaan, ammoniak en water.
De aardse planeet Mars
Om een planeet te zijn, moet die aan drie voorwaarden voldoen: 1. Bevindt zich in een baan rond een ster; 2. Voldoende zwaartekracht hebben om zichzelf samen te persen tot een bolvormig geheel; 3. De omgeving van hun banen om de ster moet ‘schoongeveegd’ zijn van andere objecten. Als er aan deze voorwaarden wordt voldaan, spreken we van een planeet. Kloppen er maar twee van de drie, dan spreken we over een dwergplaneet. De bekendste dwergplaneet is Pluto. Wanneer een planeet zich buiten ons zonnestelsel bevindt, dan spreken we van exoplaneten.
77
It all started with a big bang
1 1 3 De sterren ster (de; v(m); meervoud: sterren; verkleinwoord: sterretje) 1 bolvormig hemellichaam bestaande uit lichtgevend plasma In een ster is de druk en temperatuur van de gasconcentratie zo hoog dat er constant kernfusiereacties plaatsvinden (zoals in een kernreactor: waterstof wordt er omgezet in helium). Ze hebben zo een grote hoeveelheid energie dat ze elektromagnetische stralen, waaronder zichtbaar licht, uitzenden. De helderheid van de ster hangt af van de hoeveelheid energie die ze produceert. Ook de afstand bepaalt de helderheid: bij een gelijke energieproductie is een ster die dichterbij staat helderder dan een ster die verderaf staat. De dichtstbijzijnde ster is de zon met op de tweede plaats Proxima Centauri. Hoe verder een ster van de aarde staat, hoe langer het duurt alvorens haar stralen ons bereiken. Als we naar de sterren kijken, kijken we eigenlijk naar het verleden. Een ster die op een gigantische afstand van ons vandaan staat, kan al uitgedoofd zijn voor we het uitgezonden licht kunnen zien. Bijvoorbeeld, het licht van de zon doet er 7 min. 20 sec. over om ons te bereiken. Het licht is dus al 7 min. 20 sec. oud wanneer het de aarde bereikt. Wanneer we licht van een ster zien dat er 60 miljoen jaar over deed om de aarde te bereiken, dan kijken we eigenlijk naar iets dat 60 miljoen jaar geleden gebeurde.
De zon
Sterren kunnen ons ook helpen bij het oriënteren en navigeren. De meesten onder ons hebben wel al eens gezocht naar de Poolster. De Poolster lijkt beweegt bijna niet aan hemel te bewegen, in tegenstelling tot andere sterren, doordat ze in het verlengde van de aardas ligt. Daardoor is ze altijd op dezelfde plaats te vinden. Voordat de gps en andere elektronische navigatiemiddelen er waren, was de Poolster een belangrijke ster om zich te oriënteren. Merk op dat de Poolster enkel op het noordelijk halfrond gebruikt kan worden om te navigeren. Op het zuidelijk halfrond wordt het Zuiderkruis gebruikt.
Wist je dat … … navigeren aan de hand van sterren astronavigatie heet?
78
It all started with a big bang
A De levensloop van een gewone ster Doorgaans ontstaat een ster wanneer een moleculaire wolk zich samentrekt om in de loop van enkele miljoenen jaren te evolueren naar een volwaardige ster. Daarna breekt er een rustige periode aan voor die ster. Alles is in evenwicht. In de kern vindt er kernfusie plaats van waterstof tot helium en dat levert een bron van energie. Hoe lang dit stadium duurt, hangt van de massiviteit van de ster af. Hoe groter de ster, hoe sneller de kernfusie en hoe sneller de waterstof wordt opgebruikt. Voor onze zon zou dat ongeveer 10 miljard jaar zijn. De zon heeft dus bijna de helft van haar levensduur bereikt. De kern van de ster begint te krimpen als er niet voldoende energie is om dat tegen te houden. De kernfusie verplaatst zich naar de schil. Hierdoor komt er veel energie vrij en gaat de ster feller stralen. De buitenste lagen van de ster zwellen geleidelijk aan op en de ster wordt een rode reus. De ster gaat wisselend inkrimpen en uitzetten. Tenslotte worden de buitenlagen van de ster weggeblazen en vormen ze een planetaire nevel. Uiteindelijk blijft enkel de oorspronkelijke kern over en spreken we van een witte dwerg. Deze zal langzamerhand uitdoven.
De levenscyclus van de zon op een tijdschaal
B De levensloop van een massieve ster Een zwart gat is een speciaal geval dat ontstaat aan het einde van de levensloop van een massieve ster. Als we de relativiteitstheorie gebruiken, is een zwart gat een astronomische ruimte waaruit niets, zelfs geen licht, aan kan ontsnappen. Veel zwarte gaten zijn overblijfselen van explosies aan het levenseinde van een massieve ster. Zo een explosie heet een supernova-explosie. Als een massieve ster explodeert, is de kracht zo groot dat die gedurende een korte tijd evenveel licht produceert als het hele sterrenstelsel waartoe het behoort. Er wordt aangenomen dat tijdens dit proces de kern kan imploderen en zo compact worden dat die degenereert tot een zwart gat.
Š EHT Collaboration, www.eso.org, CC BY-SA 4.0
Eerste echte foto van een zwart gat in het centrum van Messier 87
79
It all started with a big bang
C Schematische voorstelling levensloop sterren
gewone ster
rode reus
planetaire nevel
witte dwerg
neutronenster
nevel
massieve ster
rode superreus
supernova
zwart gat
De levensloop van een gewone en een massieve ster. De bovenste rij toont de levensloop van een gewone ster. Dit is ook de levensloop van de zon. De onderste rij toont de levensloop van een massieve ster, die mogelijks eindigt met een zwart gat.
1 1 4 Andere hemellichamen Het houdt natuurlijk niet op bij enkele manen, sterren en planeten. Er zijn ook nog andere verschillende hemellichamen zoals kometen, meteoroïden, planetoïden … Planetoïden zijn stukken materie die zich in een baan om de zon bewegen. Tussen Mars en Jupiter heb je de planetoïdengordel waar miljoenen planetoïden zich in een baan om de zon bevinden. Jupiter zorgt er met zijn grote zwaartekracht voor dat de planetoïdengordel op zijn plaats blijft.
Impressie van de planetoïden(gordel)
We kennen ook meteoroïden. Dit zijn kleine deeltjes, steentjes of stukjes ijs die in de ruimte rondzweven en
80
groter zijn dan stof, maar kleiner zijn dan een planetoïde. Ze braken, bijvoorbeeld, van een planetoïde af.
It all started with a big bang
Kometen zijn in vergelijking met andere hemellichamen relatief klein. Ze draaien dikwijls in elliptische banen rond een ster en zijn te vergelijken met ‘vuile sneeuwballen’. Kometen bestaan voornamelijk uit ijs, gas en stof. Wanneer een komeet dicht bij een ster komt en het warmer wordt, sublimeert een stuk van de materie. Daardoor lijkt het alsof ze een staart hebben. Een gekende komeet is de Hale-Bopp, die midden de jaren 90 duidelijk te zien was, zelfs met het blote oog. Al in 1059 v.Chr. vermeldden Chinese waarnemers de verschijning Komeet Hale-Bopp (1997)
van een komeet.
Meteoren zijn een gekend hemellichaam, wij kennen ze als vallende sterren. Een vallende ster is dus geen ster die valt, maar een meteoor die een helder lichtspoor nalaat wanneer die in de dampkring komt en er opbrandt door wrijving. Het zijn stofdeeltjes, stukken ijs of stukken steen die door de ruimte zweven. Die voor het overgrote deel afkomstig zijn van kometen. Als er een grote hoeveelheid van die meteoren de atmosfeer van de aarde binnendringen, dan zien we een regen aan vallende sterren. Kijk maar eens rond 12 en 13 augustus tijdens de nacht naar de hemel. Dan trekt de meteorenzwerm Perseïden voorbij en zie je tal van vallende sterren. Tijd dus om dan veel wensen te doen. Soms bereikt een meteoor het aardoppervlak. In dat geval spreken we van een ‘meteoriet’. Meteorietinslagen worden ook gelinkt aan het uitsterven van de dinosaurussen. In het zesde jaar leer je daar meer over.
81 Meteoren
It all started with a big bang
Luchtfoto van de Barringerkrater. Een litteken in het landschap
Een vrij groot stuk meteoriet.
nagelaten door een enorme meteoriet.
a. Beschrijf de belangrijkste verschillen tussen hemellichamen in ons zonnestelsel en de hemellichamen die ons zonnestelsel doorkruisen.
82
It all started with a big bang
1 1 5 Overzicht verschillende hemellichamen
83
It all started with a big bang
1.2 Structuur van het heelal 1.2.1 Planetenstelsels
QR
Scan de QR-code en bekijk het fragment van Robbert Dijkgraaf over het heelal van het begin tot 8:35. De aarde draait rond de zon, dat weet je al en dat met nog zeven andere planeten. Heel deze groep is een planetenstelsel. Het planetenstelsel waar wij in leven heet het zonnestelsel. De afstanden in het zonnestelsel zijn gigantisch als je het vergelijkt met de afstand van school naar huis, of van hier naar Nieuw-Zeeland. Omdat die afstanden zo groot zijn, gebruiken we niet kilometer als maateenheid, maar astronomische eenheid (AE). Dit is de gemiddelde afstand tussen de aarde en de zon.
De astronomische eenheid is de afstand die gelijk is aan ……………………………………… kilometer. Deze afstand is gebaseerd op de gemiddelde afstand van de aarde tot de zon.
T1
Maak taak 1. Presenteer een gekozen planeet aan de klas. a. Hoe heten de planeten? Vul het juiste nummer in bij de juiste planeet.
P…
84
1. Saturnus
5. Uranus
2. Mercurius
6. Jupiter
3. Mars
7. Neptunus
4. Venus
8. Aarde
It all started with a big bang
b. Zoals eerder gezegd bestaan er soorten planeten. Bekijk de tekening en leid af tot welke groep de planeten horen. Vul daarnaast de naam van de planeet in en bereken het aantal AE of km tot de zon.
naam
afstand tot de zon in AE
afstand tot de zon in km
soort planeet
0,4 Venus Aarde
104 718 509 1 1,5
Jupiter
777 908 924 1 426 725 400 19
Neptunus
30
c. Wat zijn dan dwergplaneten? Zoek dit op. Noteer ook je bronnen.
Wist je dat ‌ ‌ vrijwel alle planeten in ons planetenstelsel vernoemd zijn naar Romeinse goden? De enige uitzonderingen zijn Uranus (vernoemd naar een Griekse godheid) en Aarde.
85
It all started with a big bang
1.2.2 Sterrenstelsels
QR
Scan de QR-code en bekijk het fragment van Robbert Dijkgraaf over het heelal van 8:35 tot 13:00. We zoomen nog wat verder uit, verder weg van het zonnestelsel, ons planetenstelsel. Als we ver genoeg uitzoomen ontdekken we ‘De Melkweg’. Dat is het sterrenstelsel of galaxie waar ons planetenstelsel zich bevindt. De Melkweg bestaat uit 100 miljard sterren en heeft een diameter van 100 000 lichtjaar. Al deze sterren staan in verschillende spiraalarmen. Ons zonnestelsel zit in de Orionarm. Wij bevinden ons ongeveer 27 000 lichtjaar van het centrum van het Melkwegstelsel.
Voorstelling van ons Melkwegstelsel
Lichtjaar? Wat met de astronomische eenheid? Net zoals de kilometer wordt de AE te klein om afstanden te benoemen. Lichtjaren worden gebruikt om afstanden buiten het zonnestelsel aan te duiden. Een lichtjaar is de afstand die licht aflegt in één jaar met de snelheid van 300 000 km/s. a. Hoeveel AE is 1 lichtjaar? ……………………………………… AE. Een sterrenstelsel of galaxie is een grote verzameling van sterren die door de eigen zwaartekracht bij elkaar gehouden wordt. Sterrenstelsels hebben verschillende vormen. Je hebt elliptische stelsels, spiraalstelsels en balkspiraalstelsels. b. Welke vorm heeft ons Melkwegstelsel? ………………………….……………………………………… .
86
It all started with a big bang
1.2.3 Clusters
QR
Scan de QR-code en bekijk het fragment van Robbert Dijkgraaf over het heelal van 13:00 tot 16:26. Opnieuw zoomen we verder uit. We verlaten het Melkwegstelsel en ontdekken onze buren het Andromedastelsel, de Driehoeknevel en wat verder de Magelhaense wolken. Als we ze allemaal zouden tellen komen we op een vijftigtal sterrenstelsels die bij elkaar in de buurt liggen. Deze vormen samen een cluster of groep. De cluster waarin het Melkwegstelstel zit heet ‘De Lokale Groep’. Om die diagonaal te doorkruisen hebben we 2 miljoen lichtjaar nodig. Een cluster is een groep van sterrenstelsels die door de onderlinge zwaartekracht bij elkaar wordt gehouden.
Sterrenstelselcluster Abel 1689
1.2.4 Superclusters We gaan nog een stapje verder en ontdekken zo de Virgosupercluster of de Lokale Supercluster. In de supercluster zitten een vijftigtal clusters, waaronder dus ook onze cluster: De Lokale Groep. Tussen de superclusters bevinden zich grote ruimten waarin vrijwel niets te vinden is. De lokale supercluster omvat meer dan 10 000 sterrenstelsels waaronder de Melkweg. Als we de Lokale Supercluster willen oversteken hebben we ongeveer 150 miljoen lichtjaar nodig. Een supercluster is een groep van clusters die door de onderlinge zwaartekracht bij elkaar wordt gehouden.
Een supercluster
1.2.5 Het heelal Op het einde van onze reis eindigen we bij het heelal. Het heelal bevat 100 miljard sterrenstelsels.
T2
Maak taak 2.
87
It all started with a big bang
Wist je dat ‌ ‌ de naam Melkweg werd gegeven door de Grieken? Zij namen dit over uit de Egyptische mythologie, waar de Melkweg werd gezien als een melkachtige rivier die uit de uier van de hemelse koe ontsprong. Galaxis is de Griekse naam voor melk. Onze Melkweg is een balkspiraalstelsel. Regelmatige sterrenstelsels kunnen nog andere vormen aannemen (zie figuur). Onregelmatige sterrenstelsels worden ook bolhopen genoemd. Nevels zijn plaatsen in het heelal waar veel nieuwe sterren, planetenstelsels of zelfs sterrenstelsels zich aan het vormen zijn: zoals het zonnestelsel zich ooit gevormd heeft uit een nevel.
1 2 6 Voorstelling structuur van het heelal
planetenstelsel het zonnestelsel
aarde
Š Andrew Z. Colvin, CC BY-SA 3.0, vertaling die Keure
88
It all started with a big bang
sterrenstelsel de Melkweg
z o n n e s t e l s e l
Š Andrew Z. Colvin, CC BY-SA 3.0, vertaling die Keure
cluster de Lokale Groep
M e l k w e g
89 Š Andrew Z. Colvin, CC BY-SA 3.0, vertaling die Keure
It all started with a big bang
supercluster de Lokale Supercluster of Virgosupercluster
Lokale Groep
Š Andrew Z. Colvin, CC BY-SA 3.0, vertaling die Keure
het observeerbaar heelal
Lokale Supercluster
90 Š Andrew Z. Colvin, CC BY-SA 3.0, vertaling die Keure
It all started with a big bang
1 3 Het ontstaan van het heelal: de bigbangtheorie 1 3 1 It all started with a big bang!
QR
Bekijk het filmpje dat de oerknal duidelijk uitlegt. Het begon allemaal ongeveer 13,7 miljard jaar geleden door een ontploffing van een enorm heet deeltje dat nog kleiner was dan een atoom. Deze ontploffing kennen we als de oerknal of de big bang. Bemerk dat we eigenlijk niet over een echte ‘ontploffing’ mogen spreken, maar eerder over een ‘expansie’ van de ruimte zelf. Uit de oerknal zal uiteindelijk een soep van materie ontstaan. Zo ontstonden er gaswolken en in de gaswolken vormden zich de eerste sterren. De sterren en de materie begonnen te ontploffen. Het begin van het heelal was nogal heftig op dat vlak. Langzamerhand begonnen de gaswolken rond elkaar te draaien, de sterrenstelsels ontstonden, waaronder ook ons eigen Melkwegstelsel. Het begon wat rustiger te worden in het heelal, de planeten vormden zich en met de planeten ontstond er alvast op één planeet leven: de onze, de aarde.
Wist je dat … … George Lemaître, een Belg trouwens, de eerste was die met deze theorie naar voren kwam? Hij ontdekte dat alle sterrenstelsels steeds verder uitdijen en zo steeds groter worden.
1 3 2 Toekomst van het heelal Hoe het heelal zich in de toekomst zal ontwikkelen, hangt af van de hoeveelheid materie die het bevat. Er zijn namelijk twee krachten die op elkaar inspelen: • De uitdijende kracht van het heelal. • De zwaartekracht of aantrekkingskracht tussen de materie die in het heelal aanwezig is. Wat brengt de toekomst ons? Daar zijn voorlopig drie theorieën over: 1. De Big Chill (vlak heelal) neemt aan dat dat de uitdijing oneindig zal doorgaan, waardoor alle sterrenstelsels steeds verder van elkaar geraken. Ook zal het heelal blijven afkoelen, omdat de warmte zich over een steeds grotere ruimte zal moeten verspreiden. Het heelal zal dan steeds trager gaan uitdijen, totdat het bijna stilvalt en een redelijk constante omvang bereikt. De uitdijende kracht en de zwaartekracht zijn hier dus quasi gelijk. 2. De Big Rip (open heelal) is een variatie op de Big Chill die veronderstelt dat de snelheid van de uitdijing van het heelal steeds zal toenemen, waardoor niet alleen sterrenstelsels, maar uiteindelijk ook sterren, moleculen en atomen uit elkaar zullen worden getrokken. Op die manier zal alle materie zich dusdanig verspreiden dat er niets meer van enige omvang zal bestaan. De uitdijende kracht is hier groter dan de zwaartekracht.
91
It all started with a big bang
3. De Big Crunch (gesloten heelal) neemt aan dat de dichtheid van het heelal hoog genoeg is om de uitdijing uiteindelijk, door de zwaartekracht van alle materie, te doen stoppen en dat het heelal daarna ineen zal krimpen. Het uiteindelijke lot zal dan de totale ineenstorting van het heelal zijn (eindkrak). Om dan opnieuw te beginnen. In dit verhaal is de zwaartekracht sterker dan de uitdijende kracht. a. Welke theorie past bij welke tekening? Vul het juiste nummer in.
toekomst
heden
afremmende uitdijing lineaire uitdijing verleden versnellende uitdijing
QR
Tip: Bekijk gerust deze muziekvideo, een heel ludieke samenvatting over de Big Bang. Kun je achterhalen over welke theorie ze zingen? b. Schrap wat niet past bij de muziekvideo:
de Big Chill / de Big Rip / de Big Crunch
92
It all started with a big bang
1 4 Het ontstaan van het zonnestelsel QR
Tip: bekijk de documentaire “Stijn en het heelal: de ruimte” Deze documentaire toont op een duidelijke wijze hoe ons zonnestelsel, melkwegstelsel en het heelal in elkaar zit en legt uit wat je ziet aan de hand van foto’s van het heelal. Dit verhaal begon 4,6 miljard jaar geleden. Om een nog onbekende reden (waarschijnlijk de ontploffing van een ster) werd een oernevel instabiel. De oernevel, een wolk van stof en gas eigenlijk, begon onder invloed van de zwaartekracht te krimpen en steeds sneller rond te draaien waardoor er vaste materie gevormd werd. Dat alleen al nam ongeveer 100 000 jaar in beslag. Door de enorme hitte ontstond midden in deze gaswolk een kleine ster. Ze trok meer en meer materie aan en groeide uit tot een volwaardige ster, onze zon. Brokstukken draaiden rond de zon en botsten tegen elkaar. Sommige van die brokstukken vielen uit elkaar, andere smolten samen. De botsingen tussen die brokstukken hadden meer en meer impact. Bepaalde brokstukken werden hierdoor steeds groter. Ze verzamelden al het overgebleven materiaal dat rondvloog. Deze brokstukken werden de oerplaneten of de protoplaneten Een miljoen jaar na het ontstaan van de eerste brokstukken begon de zon sterk te ‘stralen’. De protoplaneten werden hierdoor weggeblazen en kregen langzaamaan een stabiele baan rond de zon. De planeten en hun manen werden gevormd door een laatste botsing tussen protoplaneten. De aardse planeten, gevormd door de zwaarste materie, bleven het dichtst rond de zon cirkelen. De gas- en ijsreuzen, gevormd door de lichtste materie werden het verste van de zon weggeblazen.
T3
Maak taak 3. a. In het begin bij de oriëntatie moest je noteren wat je wist van de ruimte. Klopt dit met wat je in dit hoofdstuk geleerd hebt?
93