Sterrenkunde; Zwarte gaten in een nieuwe ruimte

HARM J. HABING (1937) is hoogleraar aan de Rijksuniversiteit Leiden. Hij was nauw betrokken bij de ontwikkeling van de succesvolle infrarood-satelliet IRAS. Hij wordt directeur van het op te richten Onderzoeksinstituut Sterrewacht Leiden.

De sterrenkunde heeft in de loop van de twintigste eeuw een enorme ontwikkeling doorgemaakt. De grens tot waar men in het heelal kan doordringen is in snel tempo steeds verder weg geschoven en in de "nieuwe' ruimte die daardoor kon worden verkend werden steeds weer nieuwe objecten en verschijnselen ontdekt. In de sterrenkunde lijkt geen enkele grens definitief en geen enkel probleem onoplosbaar. Zal die ontwikkeling zo doorgaan, of zijn er toch dingen waar we echt niet achter zullen komen?

Professor Harm J. Habing (54), hoogleraar astrofysica aan de Rijksuniversiteit Leiden en directeur van het op te richten Onderzoeksinstituut Sterrewacht Leiden, vindt het moeilijk om uitspraken te doen over sterrenkundige problemen die echt onoplosbaar lijken. "Ik geloof daar niet zo erg is en het hangt er ook van af wat je daar precies mee bedoelt.'

Habing: "Ik heb sterk het gevoel dat het in de wetenschap zo gaat: op een gegeven moment heb je een fundamenteel probleem, zoals het ontstaan van sterren. Je zou dat dan bijvoorbeeld in een tiental vragen kunnen opsplitsen. Dan merk je later dat wanneer je negen vragen hebt beantwoord, die tiende vraag inmiddels is uitgedijd tot weer tien nieuwe vragen, zodat je in zekere zin weer op het beginpunt bent aangeland.'

Problemen worden dus nooit volledig opgelost omdat men bij de verkregen antwoorden altijd weer nieuwe vraagtekens kan zetten. In de sterrenkunde komt daar nog het probleem bij dat men niet bij het object kan komen dat men wil bestuderen. Men blijft altijd afhankelijk van wat men aan straling en deeltjes kan opvangen. En zo kan het voorkomen dat heel eenvoudige vragen soms toch heel moeilijk te beantwoorden zijn.

Habing noemt als voorbeeld de vraag hoe sterren er nu precies uitzien. Habing: "Je kunt er wel metingen aan verrichten, maar het echt van een steroppervlak (dat van de zon daargelaten) is nog niet gelukt. Er zijn wel wat experimenten verricht om gedetailleerd naar een steroppervlak te kunnen kijken, bijvoorbeeld met behulp van inter ferometrie-technieken, maar je kunt toch niet zeggen dat er al veel gezien is.'

De grote vragen waar de astronomen momenteel voor staan zijn volgens Habing de ontstaansvragen: het ontstaan van het heelal, van sterrenstelsels, van sterren en van planeten. Een belangrijke vraag is ook of er elders in het heelal aardachtige planeten met leven voorkomen, hoewel dat in feite niet meer als het terrein van de zuivere astronomie kan worden beschouwd. "Dat is iets waarover ik geen voorspellingen zou durven doen.'

Sterrenstelsels, waarvan ons Melkwegstelsel er ook een is, zijn zeer gecompliceerde systemen. Habing: "Het is duidelijk geworden dat er, als je terugkijk in het verleden van het heelal (dat wil zeggen verder weg in de ruimte), in verschillende perioden verschillende vormen van sterrenstelsels zijn geweest, net zoals bij de geschiedenis van de aarde. Pas in de laatste 15 a 20 jaar begint men in de ontwikkeling van die sterrenstelsels een inzicht te krijgen. Dat inzicht zal groter blijven worden, omdat onze instrumenten daarvoor goed genoeg zijn.' De grote wens is om de periode van het staan van de stelsels nog eens te pakken te krijgen.

Niet bekend

Zo weet men ook nog steeds niet of er wel dwergen bestaan: objecten die tussen sterren en planeten in staan. Habing: "De theorie van stervorming vertelt je niet waarom ze zouden ontstaan, dus verwacht je ze, zelfs in grote aantallen, maar ze waarnemen is bijna niet mogelijk'. Dit komt doordat deze objecten, als ze bestaan, vrijwel geen straling uitzenden en men ze dus alleen in de omgeving van de zon kan vinden. "Het bestaan van bruine dwergen is onder andere interessant omdat zij zouden kunnen samenhangen met de ontbrekende materie in ons Melkwegstelsel,' aldus Habing.

Andere vragen die de astronomen proberen te beantwoorden hebben betrekking op het achter dikke stofwolken verborgen centrum van ons Melkwegstelsel, waarin "gekke' dingen gebeuren, maar waarin we met behulp van infraroodtechnieken steeds meer kunnen zien, en op de zogeheten zwarte gaten: de hypothetische eindprodukten van zeer zware sterren. Zwarte gaten zijn niet rechtstreeks te zien en daardoor is hun bestaan nog niet ondubbelzinnig aangetoond. De waarnemingsresultaten vertonen nog zoveel spreiding dat andere verklaringen dan een zwart gat nooit echt kunnen worden uitgesloten.

Ook dichter bij huis valt er nog veel te onderzoeken, zoals in het zonnestelsel, waar we nu meer gedetailleerd naar kunnen kijken. Daar zijn vragen actueel als: waarom zijn de planeetatmosferen geworden zoals we ze nu zien in het verleden waren ze zeker anders. Hoe zijn de kometen ontstaan? Al dit soort vragen hangt met elkaar samen, omdat zij alle te maken hebben met de manier waarop ons zonnestelsel is ontstaan. Ze zullen dus ook gezamenlijk moeten worden beantwoord.

Vele actuele vragen in het huidige sterrenkundige onderzoek zullen volgens Habing in de nabije toekomst "geleidelijk aan met behulp van nieuwe onderzoekingen en nieuwe telescopen' beantwoord kunnen worden. De geleidelijkheid zit hem vooral in het feit "dat er in de sterrenkunde altijd een boel meetwerk te doen is voor de hele grote zaken die er liggen'. De astronomen hebben hierbij het geluk dat er momenteel nog steeds veel steun is voor het sterrenkundig onderzoek, ook vanuit de politiek. Wel zijn er groeiende bezwaren tegen zoals die in de categorie van de (met problemen kampende) Hubble Space Telescoop. Sterrenkundig onderzoek zal vooral aardgebonden onderzoek blijven.

Echt onoplosbare problemen ziet Habing eigenlijk niet, met uitzondering misschien van het probleem van het ontstaan van het heelal. Habing: "Je kunt dit probleem bij wijze van spreken benaderen vanaf het punt nul zelf en dan met behulp van de Grand Unified Theories (waarin alle deeltjes, straling en materie "verenigd' zijn) proberen beelden te creeren van hoe die eerste seconden zijn verlopen. Je kunt ook vanaf de andere kant, bij het heden, beginnen en dan terugkijken. Naar mijn gevoel worden er nu bij dit terugkijken flinke vorderingen gemaakt en kan men steeds verder en gemakkelijker in de tijd terugkijken.'

Blijft dus over het Punt Nul zelf. Habing: "Bij dit punt nul stelt men altijd weer de vraag: wat was er dan voor? Streng-theoretici zeggen dat dit een ongepaste vraag is, net zoals wanneer je op de noordpool staande vraagt wat er nu nog noordelijker is. Maar die vraag blijft natuurlijk opkomen. Ik denk dat je toch moet zeggen dat er voorlopig geen kijk op is dat daar iets van een antwoord op kan worden gegeven.'