ZIJN QUASARS PROOI
VAN ZWARTE GATEN?
Mogelijk oplossing in zicht voor een kosmische paradox
I 1 J
1 J I
I 1
Aardgas terug in de aarde
ZATERDAG 31 AUGUSTUS 1974
Mogelijk is de „qua6ar-paradox" opgelost. Twee Ameri
kaanse geleerden hebben althans een denkbeeld aan de
hand gedaan, waarmee uiterst raadselachtige eigenschap
pen van deze pas vrij kort geleden ontdekte hemellichamen
verklaard zouden kunnen worden, zonder dat aan bestaan
de opvattingen omtrent materie en energieën in het heelal
geweld aangedaan zou behoeven te worden. Die merkwaar
dige eigenschappen zouden hun ontstaan vinden in de na
bijheid van andere merkwaardige, eigenlijk pas theoretisch
„ontdekte" hemellichamen, de „black holes" in combinatie
met effecten, die door Einstein in zijn relativiteitstheorie
waren voorzien.
Er zal nog veel werk moeten worden veTzet, voordat men
de deugdelijkheid van deze nieuwe theorie heeft getoetst.
Mocht die theorie houdbaar zijn bevonden, dan kunnen as
tronomen, kosmologen en fysici althans enigszins opge
lucht ademhalen, omdat de „omgekeerde energiecrisis" in
het heelal toch niet zo ernstig zou zijn, als de laatste tijd
verondersteld1 was.
Wetenschap en
technologie
door P. Bok
In de laatste decennia is ons beeld van het heelal op revolutionaire wijze veranderd. Men is
tot het inzicht gekomen, dat het universum heel wat rijker geschakeerd is dan men aanvanke
lijk veronderstelde. Het beeld was zo betrekkelijk eenvoudig: gloeiende gasmassa's van ver
schillende ouderdom en omvang (de sterren) op enorme afstanden van elkaar, soms daaromheen
draaiend afgekoelde planeten (zoals onze aarde)de sterren en hun meelopers, ondanks enorme
onderlinge afstanden toch samengevoegd tot sterrenstelsels zoals ons Melkwegstelsel of stelsels
van iets andere vorm, waartussen weer enorme lege ruimtes. Hier en daar wat uiterst ijl wa
terstofgas. En dat alles steeds uitdijend als was het heelal ontstaan uit een gigantische explosie.
Er waren natuurlijk nog wel vragen opengebleven. Veel zelfs, maar het beeld als geheel leek
aanvaardbaar simpel. "Aanvaardbaar" simpel als gevolg van de betrekkelijk algemene over
tuiging dat het heelal, waarin fundamentele natuurkundige wetten de dienst uitmaken, redelijk
eenvoudig en ordelijk in elkaar moest zitten.
Van dat beeld is vrijwel niets meer over, zeker niet van de eenvoud ervan. Dat was het gevolg
van betere, verfijnder maar ook geheel nieuwe waarnemingstechnieken, die in de laatste veer
tig jaar zijn ontwikkeld. De betere observaties van het heelal hebben tot verrassende nieuwe
opvattingen geleid, en ook tot nieuwe raadsels, waarvan de oplossing niet gevonden kan wor
den in het simplistische stelsel van weleer.
Vooral heeft in dit proces een rol het oorspronkelijke simplistische we-
gespeeld het feit, dat men het heelal reldbeeld.
ook koa gaan observeren ln geheel Sinds .ang is men er van overtuigd.
straling (zoals bv licht) vanuit het afstand tussen die punten groter is.
INVALLENDE STRALING UIT HET HEELAL
LANGE "RADIO
GAMMA
RÖNTGEN
VERANDERD EN
VERSTROOID INDE
IONOSFEER HM ATMOSFEER
heelal ons op aarde kan bereiken.
Het "eenvoudige" wereldbeeld van
vroeger berustte uitsluitend op waar
nemingen door dat ene klleine ven
stertje van het zichtbare licht.
Men kan dat vergelijken met een
beeld dat men i
*en huis krijgt,
het sleutelgat van de keukendeur
kijkt. Erg betrouwbaar kan dat
beeld, hoe Juist men ook de waarne
mingen interpreteert, nooit worden.
Dr. Edwin Hubble leidde dit in 1929
af uit de "roodverschuiving" die bij
ver verwijderde objecten groter is
dan bij dichterbijstaande. Men kan
die roodverschuiving vergelijken met
het op aarde bekende Doppler-ieffeót:
naderen-
Algemeen besef
voor met een hogere toon dan
neer de trein zich van de waarnemer
verwijden;. Een heel eenvoudig en
vollidig begrepen natuurkundig
maaktheid van het wereldbeeld kreeg
men eigenlijk pas toen kort voor de
oorlog en vooral direct na de bevrij
ding een nieuw venster werd openge-
de onvol- verschijnsel; de golflengte wordt voor
langer.
bron zich verwijdert en korter
neer deze nadert.
Dat is ook bij licht het geval. Snel
het rood. Die verschuiving is te de aarde bevonden, werd het licht
bepalen door het waarnemen van al- dat nu op aarde ontvangen wordt
(de lichtsnelheid bedraagt ongeveer
300.000 km per seconde) vele miljar-
goold: tie radio-astronomie deed zijn wegvliedende hemelobjecten hebben
intrede. Nederland heeft zich op dit
terrein bdjvende grote verdiensten
verworveD en loopt in sommige op
zichten met de syntheseraddotele-
sooop in het Drentfhse Westerborlk
xnog aan de kop.
Verder is een gigantische stap
vooruit gemaakt door de ruimtevaart,
die het mogelijk maakte observaties
te doen buiten de verstorende
en verduisterende dampkring. Nog-
maals dat kijken in een huis door
een slsutelgat: nadat eerst
raam was gevonden waardoor
het interieur kon bestuderen, opende
later wel
worden) werd de roodverschuiving
van het jicht van een hemelobject als
het ware een standaardgegeven voor
het bepalen van de afstand
rigeerd moest den Jaren geleden uitgezonden.
dijende heelal. Ondanks de nieuwe
ontdekkingen in en omtrent het dat de bron zich op miljarden licht-
heelal heeft men deze opvattingen jaren afstand bevindt. Dat geldt
met denümt^^rtde voordeur, wel voor de lichtstraling (quasars lij.
waardoor men naar binnen kon gaan 818 ««mdmetor gehandhaafd. ke„ 0p sterretjes) als voor de sterkte
om de zaak nu eens goed en com
pleet in ogenschouw te nemen.
verb&zen,°dat ^^'=1 KE
weleer maar weinig is overgebleven
1 dat het beeld van thans heel wat
De in het begin van de jaren
tig ontdekte quasars schopten de
boel echter vrij grondig in elkaar.
ten van de zojuist genoemde theorie- aantreffen,
ken op sterretjes) als voor de sterkte
van de radiostraling. Deze quasars
zouden volgens de geldende theorie-
en uiterst vreemde objecten moeten
zijn, die wij in het nabije heelal niet
en uat, net ueeiu vau uiaus 9R! wtn. Niet alleen die roodverschuiving Is
rijker, maar «Sc gecompliceerder is. merkwaardig, ook het feit daPhet
hef^^n^nin^rm'ew lue un.u»e (enoen, verroonr
laten. In de eerste plaats werd veel Rfldina,st™nnmMi ontdekten in hpt heeffc nietB met de verschuiving
beSfSfrSS, ^U héme,!l het rood van de spectraallijnen «e
materia Ll gevonden dan men oor- uitzonderlilke sterke maken) hetgeen op grote hitte en
stralinjtehetradlo-golflengtegebied betrekkelijk jonge leeftijd zou kun-
is net neei&i veel njxer aan vrije rwvv. nai,wVA.iri<>« wrroiHirfna
energie aan eerst was verondersteld.
van optische en radiografische v,
nemingen konden deze bronnen
^^=eU=ha^en
gevonden waarvan men het bestaan
stemming zijn met het feit dat wij die
quasars zouden zien zoals zij miljar
den Jaren geleden waren, maar in
den als betrekkelijk onbeduidende andere opzichten klopt dit toch niet
klelne 'terretjes, waaraan tot dat met hetgeen verwacht zou kunnen
™te(rnMrataoht wrn„
ten, die alle him nieuwe en groten
deels nog onopgeloste problemen en
paradoxen stelden.
Toen de astronomen het licht
Ben van'dlë problemen werd ge- f rren een» nader gingen
vormd door de quasars, een afkorting derzoeken, bleek dat zij
in Amerikaanse stijl van quasi-stel-
De quasars betekenden derhalve
een groot probleem voor de astrono
men en ook de kosmologen, die zich
bezig houden met de oorsprong, ont-
onge- wikkeling en toekomst van het heel
al.
laire objecten. Thans hebben twee toonden. De conclusie
Amerikaanse geleerden een oplossing zich op ongekend grote afstand r
deze quasar-paradox aan de ten bevinden volgens de heersende
dat zij Onlangs hebben or. Elden C. Whipple
Thomas E. Holzer van Amerikaan-
wetenschappelijke instellingen
hand gedaan, die nog lang niet als Hubble-theorie omdat zij zich met (niet direct op asitronoinie geariën-
teerd) een oplossing voor deze qua
sar-paradox geopperd. Deze verkla
ring houdt verband met een andere
recente vondst in het heelal, de
Juist in aanvaard maar die wel
tig op zijn merites zal worden bestu
deerd. Om daar iets meer over te
vertellen, moeten we even terug naar
geweldige snelheden
den bewegen. Het zouden voorts
oudste lichtbronnen zijn, want wa
neer zij zich op zo grote afstand v
Het verbindingsstuk, door middel waarvan volgende zomer in de ruimte een Amerikaanse Apollo-
capsule en een Russische Sojoez, beide bemand, aan elkaar zullen worden gekoppeld. Dit eerste
volledig geoutilleerde exemplaar is gebouwd door Rockwell in Californië. Het zal, gekoppeld aan
de bemande Apollo (gedeeltelijk links op de achtergrond zichtbaar) naar de ruimte worden ge
bracht. Daar moet de Sojoez aan de andere kant enteren. Door 't verbindingsstuk zullen de ruimte
vaarders eikaars capsules kunnen bezoeken. Het voltooide verbindingsstuk zal de komende maan
den nog zware tests ondergaan, alvorens het naar de lanceerplaats Cape Canaveral wordt verzon
den.
ULTRAVIOLET
GEAB50KBEERD
EN VERSTROOID
)N DE ATMOSFEER
np''l 1 I1, *1 1
10" 10 W 10 11 10"'" Hf" 10"
GOLFLENGTE IN CENTIMETERS
INFRAROOD
GEABSOR
BEERD EN
VERSTROOID
IN DE
ATMOSFEER.
"RADIO
TERUG GEKAAT5T
De quasas 3C147, gefoto
grafeerd door Schmidt van
het California Institute of
Technology. De quasar is te
vinden bij de punt van de
pijl. Ogenschijnlijk is het
niets anders dan een onoog
lijk sterretje, in werkelijk
heid tot dusver een kosmisch
raadsel, dat thans wellicht
Is opgelost. Duidelijkheids
halve is de foto diapositief
afgedrukt, zoals in de astro
nomie met veel foto's van
lichtzwakke objecten gebeurt.
Dat lijkt op het eerste gezicht wel
een mogelijkheid, maar toch is dat
niet zo. De hoeveelheid elektromag
netische straling, die thans op aarde
1 de theorie van het uit- van deze objecten ontvangen wordt
groot, dat het onvoorstelbaar la
Ben schematische voorstelling van de aardse
atmosfeer (grijs) en wat er gebeurt met de elek
tromagnetische straling die de atmosfeer bereikt.
Het grootste deel van de straling wordt in de at
mosfeer geabsorbeerd, verstrooid of veranderd of
in de hoogste lagen teruggekaatst.
Tot voor enkele decennia moesten wij op aarde
ons beeld van het heelal afleiden uit wat we door
het smalle venstertje van zichtbaar licht konden
waarnemen. Het is logisch, dat dit beeld verre
van volmaakt moest zijn. Beter werd dit beeld,
toen ook het venster van de radiogolven gebruikt
kon worden. Pas in de laatste tijd is waarneming
van alle straling mogelijk met behulp van satel
lieten, die buiten de atmosfeer waarnemingen
doen.
Begrijpelijk is, dat vreemde verschijnselen als
quasars, pulsars en zwarte gaten pas sinds korte
tijd de astronomen bezig houden: van hun be
staan wist men voordien niets.
"zwarte gaten" of "black holes" zoals
zij volkomen ten onrechte gedoopt
zijn. Over de black holes schreven wij
op deze wetenschapspagina op 26
mei. 17 november en 8 december 1973.
Een "black hole" werd aanvanke
lijk theoretisch voor mogelijk gehou-a
aen en later (pas vorig Jaar) in het
sterrenbeeld Cygnus indirect waar
genomen. Zo'n merkwaardig object
zou kunnen ontstaan wanneer een
reuzenster (veel groter dan onze zon);
uitgebrand raakt en ineenstort on
der invloed van de zwaartekracht.
De materie verdicht zich dan zo
sterk, dat uiteindelijk in een bol van
slechts enkele kilometers doorsnee de
massa van miljoenen aardes gecon
centreerd zou zijn. Het proces gaat
aan onstuitbaar verder waardoor een
steeds grotere massaconcentratie
ontstaat. Er komt een moment, dat
niets meer aan de greep van het
zwaartekrachtveld in de onmiddelij-
ke nabijheid van zo'n black hole kan
ontsnappen en dat dit dwergmonster
alles uit zijn omgeving opslokt. Zelfs
elektromagnetische straling wordt
"opgezogen" zodat geen licht kan
ontsnappen. Een zwart gat is der
halve nimmer direct waar te nemen.
Onder dergelijke extreme omstan
digheden zou ook een verschijnsel op
treden, dat Einstein in zijn relativi-
teitstheorieën al heeft voorspeeüd; 'in
sterke roodverschuiving, als het ware
vertraging van de frequentie van het
licht in een zo sterk gravitatie veld.
De Amerikanen Whipple en Holzer
hebben nu het denkbeeld geopperd,
dat quasars miet anders zijn dan
lichtende gaswolken die zich in de di
recte nabijheid van een "black hole"
bevinden, waardoor hun licht een
roodverschuiving te zien zou geven,
lijkend op de roodverschuiving van
hemelobjecten op vele miljarden
lichtjaren afstand.
Dit is de eerste theorie, die waar
genomen feiten aanvaardbaar maakt
binnen een raam van de huidig©
theoretische mogelijkheden.
Er gebeuren twee dingen, wanneer
een gasmassa zich in de directe na
bijheid van een "zwart gat" zou. be
vinden. In de eerste plaats zou het
gas sterker gaan oplichten en in de
tweede plaats zou een roodverschui
ving optreden, waarvan de sterkte
theoretisch te berekenen valt. Com
puter-berekeningen hebben aange
toond, dat de straling in allerlei golf-
lengtegebieöen, die van quasars wordt
ontvangen, in beide opëichten over
eenkomt met de theorie van Whipple
en Holzer. Overeenkomen is een mis
schien wat te sterk woord, omdat de
effecten van een "black hole" alleen
theoretisch te berekenen zijn en bo
vendien zeer afhankelijk zijn van de
afstanden tot het lichtende gas en
bovendien het ontwikkelingsstadium
van het "zwarte gat", maar de qua
sar-eigenschappen passen toch zeer
wel in het scala van effecten, dat door
zwarte gaten veroorzaakt kan wor-
Een en ander zou betekenen, dat
quasars niet op die formidabele af
standen behoeven te staan als aan
vankelijk werd gedacht, namelijk zo
rond de negentig procent dichter bij,
en dat daarmee hun energierijkdom
en ouderdom heel wel zouden passen
in het algemene wereldbeeld.
Terwijl men overal in de we
reld naarstig zoekt naar nieuwe
aardgasbronnen, heeft men der
tig kilometer ten zuidoosten van
München in de Bondsrepubliek
een enorme installatie gebouwd
om aardgas terug te pompen in
de aarde, met welke ogenschijn
lijk vreemde operatie men thans
bezig is. De Bondsrepubliek heeft
grote hoeveelheden aardgas aan
gekocht van Rusland, meer dan
het op het ogenblik gebruiken
kan. Dit aardgas moet bewaard
worden als reserve-energiepotje.
Waar zou men een betere opslag
plaats kunnen vinden dan in het
fijnkorrelige kalkzandsteen,
waarin ontelbare miljoenen jaren
aardgas door de natuur zelf op
geslagen is geweest? Dit kalk
zandsteen was een groot aardgas
reservoir. dat thans echter door
winning van het gas uitgeput is.
Door krachtige compressoren
ifoto) ivordt het gas nu 2900 me
ter diep in de grond geperst. Is
de opslagplaats vol, dan liggen
daar 160 miljoen kubieke meter
aardgas onder een druk van 200
atmosfeer te wachten op tijden,
dat de mens ze nodig heeft. De
installatie, gebouwd door Texaco
en Siemens, is zo sterk geautoma
tiseerd, dat eigenlijk alleen een
controleur nodig is om te zien of
alles goed functioneert.
