ienmaal de lichtsnelheid
ROENTGEN-STER CYG X-3 EEN
SUPERNOVA IN DE MELKWEG?
rrijkt uranium uit
tuurlijke reactor
-ronomen ontdekken overhaastige hemelobjecten
Relativiteitstheorie
van Einstein aan de
basis ondergraven?
I
ir toch snelheden, groter dan die van het licht? Had
Jerhalve ongelijk, en moet een van de belangrijkste
waarop het huidige natuurkundige wereldbeeld is
de relativiteitstheorie, zo niet geheel dan toch ten
»t museum worden bijgezet? Sommige waarnemingen
atste tijd door astronomen hebben deze vragen opge-
ir zijn objecten bestudeerd, die snelheden van groter
het licht hebben, in één geval zelfs tienmaal zo
schijnen te hebben. Er is een aantal veronderstellingen
om de waargenomen verschijnselen te verklaren zon-
lativiteitstheorie te ondergraven. Men geeft nu een-
zo gauw theorieën prijs, die in velerlei opzicht als
ervaren en waarop een geheel wereldbeeld is ge-
14 OKTOBER 1972
rkenning van de wetten
voelde het wereldje van
en natuurkundigen zich
jg: men had een vast
zekerheden, waarop het
kon worden gebouwd,
mate men dieper in al-
emèn doordrong en meet-
m,werden verfijnd kwa-
jchijnselen aan het licht
et goed verklaarbaar wa
de eenvoudige geldende
daarmee zelfs in
heel groot (Rw van die
bracht Einstein de oplos-
het introduceren van de
theorie. Eenvoudig was
allerminst, en wij zullen
geen poging onderne-
te verklaren of uiteen
„ie daar belangstelling
kan er literatuur genoeg
Een bijzonder heldere
werd door H. van
bet Instituut voor Theo-
sica in Utrecht gegeven
lerlands Tijdschrift voor
ivan 28 oktober 1971.
heeft eens gezegd dat
onbegrijpelijke in de we-
zij zo begrijpelijk in el-
daarmee wel ge
net zijn theorie heeft hij
lor vele natuurkundigen
lor de leek de wereld
st gemakkelijker te be-
aakt.
kerheden", die zelfs een
later nog op scholen
erwezen, bleken waarde-
denkwijzen werden ten
en. Wetten van behoud
en behoud van ma-
onjuist. Materie en
en omwisselbaar volgens
he formule E=MC2
ir de techniek van de
werd ontwikkeld, in
itie de atoombom. Ein
leeft die laatstgenoemde
gestimuleerd maar
later van het gebruik
ii gedistancieerd en is
voormannen van de an-
geworden. Zo werden
eer "zekerheden" over-
id.
acht met zijn theorieën
algemene en een
lativiteitstheorie, die in
lijke deeltjes hoog in de atmosfeer
door inwerking van kosmische stra
len. Zij komen dan met snelheden,
die de lichtsnelheid evenaren, op
aarde terecht. Maar hun maximum
levensduur zou tot gevolg hebben,
dat ze de aarde in die korte tijd
niet meer konden bereiken. Zij
hadden niet hoger dan 600 meter
mogen zijn ontstaan inplaats van
vele kilometers! De verklaring: door
hun hoge snelheid verloopt hun tijd
langzamer en 'halen" ze de aarde
wel! Er zijn nog vele andere aan
wijzingen voor de juistheid van Ein-
steins theorieën, die nu op de hel
ling schijnen* te moeten.
Een van de consequenties van de re
lativiteitstheorie is, dat er in het
heelal geen grotere snelheid moge
lijk is dan die van het licht. Bij
toeneming van de snelheid neemt
ook de massa van een voorwerp toe,
en bij snelheden, die de lichtsnelheid
benaderen is die massatoename zo
groot (en tenslotte oneindig groot)
dat er een oneindige hoeveelheid
energie nodig zou zijn om de snel
heid nog weer eens te verhogen.
Goed, dit was dan een van de wei
nige "zekerheden" die men na Ein-
steins relativiteitstheorie overhield:
de lichtsnelheid kan niet worden
overtroffen.
Deze "zekerheid" staat nu op het
spel.
Astronomen van het California In
stitute of Technology in Pasadena
en van het National Radio Astrono
my Observatory in Greenbank,
West Virginia hebben enkele maan
den geleden hemel-objecten waarge
nomen, die zich met snelheden ver
plaatsen groter dan de lichtsnel
heid.
In een sterrenstelsel op 5,6 miljard
lichtjaar afstand van de aarde (dat
is circa 53.000.000.000.000.000.000.000
kilometer) werden twee sterke ra-
verwijderd. Later zijn enkele nieuwe
objecten waargenomen, die zich
met snelheden van tienmaal die
van het licht, suggereren. In dat
laatste geval ging het over ver
plaatsing van de radiobronnen in
de tijd van enkele maanden.
Deze waarnemingen stellen de na
tuurkundigen en astronomen voor
een ernstig dilemma: moet een van
de grondslagen van de relativiteits
theorie worden herzien en daarmee
de basis worden ontnomen aan het
"wereldbeeld" zoals men zich dat
thans (vaag) heeft gevormd, of
moet worden aangenomen, dat wet
ten, die geldig zijn in "ons" heelal
d.w.z. in het eigen stukje van die
diobronnen waargenomen. Latere
waarnemingen toonden aan, dat zij
zich in de tijd tussen de observaties
met een snelheid van twee tot drie
maal die van het licht vanelkaar
hebben moeten verwijderd. De posi
tiebepalingen waren zeer nauwkeu
rig mede door dat gebruik werd ge
maakt van radiotelescopen, die dui
zenden kilometers van elkaar waren
oneindigheid, elders niet van kracht
zijn? Beide oplossingen liggen de
geleerden niet erg. Vandaar dat
men voorlopig tracht het "onmoge
lijke" op andere wijze te verklaren,
namelijk door een fout in de inter
pretatie van de observaties. Daar
voor zijn enkele supposities geop
perd.
In de eerste plaats denkt men aan
signalen, die op de een of andere
manier gereflecteerd zijn op zich
zeer snel verplaatsende concentra
ties materie of krachtvelden, waar
door de schijn kan worden gewekt
dat de stralingsbron zich met veel
grotere snelheid verplaatst. Ter ver
duidelijking een vergelijking. Laat
men een zoeklicht zeer snel draaien
en projecteren op een in tegenover
gestelde richting bewegend wolken
dek, dan kan men de indruk krij
gen dat het lichtverschijnsel zich
heel veel malen sneller verplaatst
dan in werkelikjheid het geval is.
De tweede mogelijke verklaring is,
dat een aantal hemelobjecten in el-
kaars nabijheid identieke stralingen
uitzenden, maar dat af en toe stra
lingen van één object wordt onder
schept en een volgend moment van
een ander. Dan zou men dus ver
schillende objecten hebben waarge
nomen in plaats van hetzelfde.
Een derde uitweg is, dat twee ster
ke radiobronnen zich met ongeloof
lijke (maar volgens Einstein aan
vaardbare) snelheden in de richting
van de waarnemer (de aarde) be
wegen met iets divergerende banen.
Interferentieverschijnselen zouden
dan de oorzaak kunnen zijn van
(foutieve) plaatsbepaling van wat
men dacht één object te zijn.
Hoe dan ook, de astronomen staan
voor een nieuw raadsel, en in dit
geval wachten ook de fysici met
spanning verdere waarnemingen en
conclusies af.
Prof. Marshall Cohen, een astro
noom van het Californian Institute
of Technology en een van de ont
dekkers van de "haastige" hemelob
jecten, verklaarde vooralsnog zijn
vertrouwen in de theorieën van
Einstein te handhaven, maar toch
wel nadere observaties van de
merkwaardige objecten met span
ning af te wachten.
Albert Einsteinde grootste fysicus van de moderne tijd en
gedurende vele jaren hoogleraar in Leiden. Hij grondde zijn
theorieën op de theorieën van een andere grote natuurkundige,
de Leidse hoogleraar en Nobelprijswinnaar Lorentz, met wie hij
zeer bevriend was en voor wie hij een grenzeloze achting koes
terde.
Einstein zou de eerste geweest zijn om te erkennen, dat zijn
denkbeelden fout warenindiendaar sferke aanwijzingen voor
zouden zijn. Het lag in zijn aard, om dan onmiddellijk met alle
toewijding te zoeken naar een raam van natuurwetten, waarin
zowel nieuwe verschijnselen zouden passen als wel de juist
bewezen onderdelen van theorieën, die hij zelf had mede opge
bouwd.
Het was een unieke figuur, niet alleen als wetenschappelijk
onderzoeker en theoreticus maar ook als mens. Hij was diep
sociaal bewogen, wellicht mede door zijn Jood-zijn en de conse
quenties daarvan voor zijn eigen leven. Maar op terreinen waar
rede en logica moeten overheersen toonde hij zich de koele,
onemotionele rationele denker. Verantwoordelijkheid schuwde
hij nimmer wanneer hij deze onderkende, zijn integriteit
was ongeëvenaard en hij had een gruwelijke hekel aan domme
macht en autoriteit.
1
Ja 'n verklaring vroeg. Met
gevoelige instrumenten
11 leid, dat de lichtsnelheid
ten opzichte van de
Het doet er niet toe of
ler zich met een enorme
net het licht mee" be-
tegenovergestelde rich-
lelheid ten opzichte van
ler is altijd 299.792 kilo-
sconde.
In de relativiteitstheorie
ird door het verschijnsel,
id invloed heeft op de
de bewegingsrichting en
npo van de tijd". Bij toe-
de snelheid gaat de
het snelle object vergele-
die van een "stilstaand"
tamer verlopen. Het lijkt
rlijk concept, maar het
later) te kloppen met
jen. Een van de vele ele-
aaterie-deeltjes, het mu-
uiterlijk een tweemil-
»nde een zelfstandig be-
n. Soms ontstaan derge-
De mogelijkheid bestaat, dat voor het eerst sinds bijna vier
eeuwen een supernova in ons Melkwegstelsel is opgetreden,
die vanaf de aarde wordt waargenomen. Weliswaar niet optisch
maar in het golfgebied van de radiostraling. Talrijke observa
toria op het noordelijk halfrond verrichten thans waarnemingen
om het in vele opzichten unieke verschijnsel te bestuderen.
Mrika is verrijkt uraniumerts gevonden dat
In een „natuurlijke" reactor, die opgeveer
Jaar geleden kritiek werd. Dat heeft de
1®lssie voor kernenergie onthuld. Het ura-
ïonden in de Oklo-mijnen in de republiek
voormalige Franse West-Afrika.
j'Jm heeft een kettingreactie ondergaan in
lijke omgeving waardoor het werk werd ver-
Kn moderne kernreactor die plutonium als
^uceert. Franse geleerden menen dat hier
een uniek verschijnsel van grote weten-
betekenis en invloed. Wanneer ook elders
vondsten zouden worden gedaan, moet men
^staven opstellen voor „natuurlijk" uranium.
- ^commissie is de kritieke fase langs natuur-
T^relkt door de gecombineerde invloeden van
verschillende omstandigheden, namelijk grote ertsvoor-
raden met een hoog uranium-gehalte en omringende
bronnen van nucleaire straling, de directe aanwezigheid
van neutronen absorberende elementen en een vrij grote
hoeveelheid water. De aanwezigheid van verrijkt ura
nium (verhoudingsgewijs een grotere hoeveelheid van
de isotoop U-235 dan in ander uranium) kan worden
verklaard door de verdwijning van plutonium 239 dat
ontstond tijdens de kettingreactie. In de loop der mil
lennia moet dit plutonium volgens een langzaam ver
lopend natuurlijk procédé zijn veranderd in uranium 235.
Met het oog op het unieke karakter van de vondst
is de aanleg van een mijnschacht gestaakt. Geleerden
krijgen daardoor de tijd metingen te verrichten en
monsters te verzamelen, die een nader licht op de ont
dekking kunnen werpen.
De Krabnevel, overblijfsel
van een supernova in de
melkweg in het jaar 1054, die
beschreven werd in oude
Chinese kronieken. Uit de
sterke polarisatie van de
straling blijkt dat zich in de
nevel zeer snelle geladen
deeltjes bevinden die door
sterke magneetvelden lopen.
De gassendie bij de ster-ex
plosie uitgestoten werden,
hebben nog steeds een grote
snelheid. De Krabnevel
breidt zich nog steeds uit in
alle richtingen met een snel
heid van ongeveer 1100 kilo
meter per seconde.
Een "nova" is een sterk, waarvan
de lichtsterkte binnen enkele dagen
vaak tot het miljoenvoudige stijgt.
Vermoedelijk wordt de buitenste
schil van de ster dan afgestoten
door een enorme plotseling vrijko
mende hoeveelheid nucleaire energie
uit het inwendige van de ster. Bin
nen korte tijd vormt de uitgestoten
materie een zeer ijl uiteengestrekte
gasmantel om de ster, die ook vrij
spoedig weer tot bijna oorspronke
lijke helderheid terugkeert. Dit ver
schijnsel doet zich in ons Melkweg
stelsel (een verzameling van ruw
weg honderdmiljard sterren waar
van de zon er één is) naar schat
ting 25 maal per jaar voor. Gebeurt
dit in een ver verwijderd deel van
de Melkweg of achter de vele ijle
maar zeer uitgestrekte gaswolken,
dan blijft het verschijnsel voor het
blote oog onzichtbaar.
Supernovae zijn veel zeldzamer. Dat
is dan ook een ontploffende ster
waarvan de verschijnselen alleen in
superlatieven beschreven kunnen
worden. Dan wordt niet de buiten
ste schil weggestoten maar explo
deert de gehele of vrijwel de gehele
ster als een gigantische kosmische
waterstofbom. De uitgezonden stra
ling kan dan in enkele seconden tot
tienmiljard maal de oorspronkelijke
toenemen, de explosieve kracht is zo
hevig dat het grootste deel van de
ster-materie snelheden krijgt, die
haar voorgoed de omringende kos
mos in jagen.
In één enkele seconde straalt een
supernova bij het ontstaan evenveel
energie uit als de zon gedurende
vele jaren. Dat maakt het mogelijk
voor de astronomen om supernova
(zij het op grote afstand) betrekke
lijk regelmatig te kunnen bestude
ren, ondanks hun zeldzaamheid. Zij
treden namelijk ook op in de mil
jarden andere sterrenstelsels dan de
Melkweg op miljoenen en miljarden
lichtjaren afstand van de aarde.
Hun lichtsterkte is zo groot, dat zij
het licht van alle andere miljarden
sterren van hun stelsel royaal over
stralen, waardoor zij op aarde dui
delijk waarneembaar zijn met de
moderne waarnemingstechnieken.
Door het Hale Observatory in Pasa
dena (Galifornle) werd b.v. op 13
mei J J. een supernova ontdekt in
het stelsel NGC 5253. Deze superno
va was helderder en dichter bij de
aarde dan enige supernova die in
de laatste 35 Jaar buiten het Melk
wegstelsel was ontdekt.
In ons eigen Melkwegstelsel zijn
waarnemingen van supernovae als
gezegd sporadisch. Uit historische
tijden zijn er slechts vier bekend,
de laatste bijna vier eeuwen gele
den. In het Jaar 1006 was er een in
het sterrenbeeld Lupus, vervolgens
merkwaardig snel daarna een in
1054 in het sterrenbeeld Taurus,
ruim vijf eeuwen later in 1572 in
het sterrenbeeld Cassiopeia en weer
snel daarna in 1604 een in het ster
renbeeld Ophichus. Men heeft deze
supernovae indertijd geboekstaafd
doordat het zulke uitzonderlijke
verschijnselen zijn, zelfs met het
blote oog en zonder begrip voor wat
er nu eigenlijk aan de hand is.
De supernova van 1054 in Taurus is
vooral bekend geworden door nauw
keurige beschrijvingen in oude Chi
nese kronieken. Zo sterk was de
lichtstraling, dat de ster zelfs over
dag bij heldere zon in volle glorie
zichtbaar was, zij het slechts voor
enkele dagen. Door een toenmalige
nauwkeurige positiebepaling aan de
(onbegrepen) sterrenhemel heeft
men de resten van de sterexplosie
in recente tijd kunnen terugvinden:
de Krabnevel, een onregelmatige
sliertige en nog steeds zeer snel uit
dijende gaswolk. De supernova van
1572 wordt wel de "ster van Tycho",
genoemd omdat het opzienbarende
verschijnsel van dat jaar de later
wereldberoemde astronoom Tycho
Brahe tot belangstelling voor de
sterrenhemel aanzette.
Het is zeer wel mogelijk, dat er
meer supernovae optreden in de
Melkweg dan die vier gedurende
bijna tien eeuwen. Gaswolken ver
duisteren grote delen van dé Melk
weg, waardoor b.v. het centrum en
wat zich daarachter afspeelt Voor
optische observatie verborgen blij
ven.
Zonder de moderne waarneming
stechnieken zou ook de nieuwe
(vermoede) supernova Cyg X3
(nog( verborgen zijn gebléven.
De stralingsbron Cyg X3 was in
dertijd een van de eerste hemelob
jecten waarvan geconstateerd werd,
dat het sterke roentgenstraling uit
zond. Het object werd niet geïdenti
ficeerd met en optisch object. Dat
kan het gevolg zijn van de inter
stellaire gaswolken. Het spectrum
van Cyg X—3 heeft unieke eigen
schappen, waarvoor men nog geen
zinnige verklaring heeft kunnen
vinden. Leidse astronomen hebben
veel tijd aan deze roentgens ter be
steed en hebben ondermeer samen
gewerkt met een Apollo-bemanning
door gelijktijdige waarneming van
uit de ruimte en vanuit de radio
synthese-telescoop in Westerbork.
Röntgenstraling kan alleen in de
ruimte worden waargenomen omdat
deze wordt geabsorbeerd door de at
mosfeer en waarneming in het golf
gebied van de radiostraling vereist
zeer grote antennes, zoals die in
Westerbork. De Leidse astronomen
ontdekten in het begin van dit Jaar
merkwaardige variabele stralingen
in het gebied van de radiogolven
vanuit Cyg X—3. Daardoor werd de
belangstelling in andere observato
ria gewekt, waardoor men min of
meer toevallig op het spoor kwam
van unieke verschijnselen, die kun
nen wijzen op het ontstaan van een
supernova.
Het. Algolquin Park Observatory in
Canada registreerde op 2 september
jJL een enorme toename van de in
tensiteit van radiostraling uit Cyg
X3 in de 2,8 centimeterband, eerst
vijftigmaal zo sterk als voordien,
later nog weer eens een duizendvoud
daarvan. Onmiddellijk gewaar
schuwde observatoria elders in de
wereld konden die waarneming
slechts bevestigen. Ook op langere
golflengten in het radiogebied bleek
de- activiteit plotseling sterk ver
hoogd. Inmiddels is die activiteit
nog niet gaan verflauwen.
Bernard Lovell van het Engelse ob
servatorium Jodrell Bank, acht het
zeer goed mogelijk, dat het hier
gaat om een supernova; deze is op
tisch niet waarneembaar door de
gaswolken tussen aarde en ver
schijnsel, maar andere stralingen
kunnen deze gaswolken wel passe
ren. Door deze (en voorgaande)
waarnemingen heeft men betrekke
lijk nauwkeurig de afstand van de
aarde -tot de eventuele supernova
kunnen berekenen: binnen het
Melkwègstelsel, tussen de 26 en 33
duizend lichtjaar van ons verwij
derd. In vele centra over het noor
delijk halfrond gaan de waarnemin
gen door. Voorts moeten nog de
waarnemingen worden verwerkt van
de Uhuru-satelliet, die al geruime
tijd iri de ruimte is Juist voor het
observéren van de bronnen van
roentgenstraling in het heelal. Zoals
gezegd moet die observatie vanuit
de ruimte geschieden omdat de
aardse atmosfeer een soort scherm
tegen deze straling vormt.
ADVERTENTIE
f auto-inzittenden
brand
glas
inbraak
ongevallen
rechtsbijstand
reis
storm
«ettelijke aansprakelijkheid voor
particulieren
ziekte KING
ziektekosten
om zékertezijnl
n.v. verzekeringsmaatschappij
\$-flravandl)kwil 68 r'dim-3 tol. 010-368844^
