Elisa Chisari: „Ik groeide op in Buenos Aires, waar ons huis altijd bezaaid lag met boeken over astronomie.”

Foto Frank Ruiter

Interview

Sterrenstelsels flippen om en we voelen er niks van

Elisa Chisari | kosmoloog Getijdenkrachten komen niet alleen op aarde voor. Ook tussen sterrenstelsels bestaan ze. Dat geeft inzicht in het begin van het universum.

‘Alles in het universum trekt aan elkaar”, zegt kosmoloog Elisa Chisari (1986) terwijl ze haar armen wijd boven zich uitstrekt. We hebben afgesproken in haar werkkamer op de Universiteit Utrecht. Er staan alleen een stoel, een tafel met wat boeken en een groot groen schoolbord met formules in wit krijt.

Chisari onderzoekt hoe sterrenstelsels elkaar vervormen doordat ze aan elkaar trekken met hun zwaartekracht. „Hetzelfde fenomeen waarmee de maan de oceanen op aarde vervormt, zien we terug op gigantische schaal in het hele universum.” De maan trekt met zijn zwaartekracht van steeds een andere kant aan de oceanen. Dat zijn getijdenkrachten en daarmee vervormt de maan de oceanen steeds net iets anders en ontstaan eb en vloed. „Datzelfde effect gebeurt ook tussen sterrenstelsels die heel ver van elkaar verwijderd zijn.”

En die getijdenkrachten zijn een belangrijke bron van informatie. „Ze onthullen iets over de evolutie van het universum.” Chisari ontving juli dit jaar een Vidi-beurs van de NWO voor haar onderzoek naar het effect van getijdenkrachten op sterrenstelsels.

De werkkamer van Elisa Chisari op de Universiteit Utrecht. Foto Frank Ruiter

Hoe moet ik mij dat voorstellen, vervormende sterrenstelsels door getijdenkrachten?

„Er zijn miljoenen sterrenstelsels in verschillende maten en vormen. Sommige bewegen naar elkaar toe. Terwijl ze elkaar naderen, trekken ze steeds iets harder aan elkaar met hun zwaartekracht. Er kunnen dan twee dingen gebeuren, afhankelijk van de vorm van het sterrenstelsels. Eivormige sterrenstelsels rekken elkaar uit wanneer er harder aan een kant van een sterrenstelsel wordt getrokken dan aan de andere. Die manier van vervormen zien we het vaakst. Spiraalvormige sterrenstelsels, zoals de Melkweg die de aarde huisvest, kunnen langzaam omflippen.”

Omflippen?

„Ja. Daarbij moet je je voorstellen dat een spiraalvormig sterrenstelsel rondjes om zijn as draait boven een ander sterrenstelsel. Het andere sterrenstelsel grijpt, met zijn zwaartekracht, het spiraalvormige sterrenstelsel. Het sterrenstelsel begin te trekken en de spiraal flipt om.”

Flipt de Melkweg ook om?

„Nee, bij de Melkweg hebben we dit nog nooit waargenomen. We zien dit fenomeen ook pas net en weten nog niet precies hoe het werkt. De sterrenstelsels waarbij we het wel gezien hebben, staan heel ver weg.”

En als de Melkweg ooit wel omflipt, is dat dan merkbaar op aarde?

„Nee, op aarde voelen we alleen getijdenkrachten van hemellichamen dichtbij, zoals van de maan. Van omflippen zouden wij niets merken.”

Waarom wilt u zo graag weten hoe getijdenkrachten sterrenstelsels vervormen?

„Hoe getijden sterrenstelsels beïnvloeden, leert ons iets over het begin van het universum, kort na de oerknal. We snappen de natuurkunde van het prille universum niet goed. Astronomen kunnen maar beperkt terug in de tijd kijken. Licht dat de aarde nu bereikt van een sterrenstelsel miljarden lichtjaren van de aarde vandaan, is dus miljarden jaren oud. Alleen, licht kon pas vrij door de ruimte bewegen vanaf ongeveer 380.000 jaar na de oerknal. Voor die tijd was de dichtheid in het universum nog te hoog. Maar, de afdrukken van vóór 380.000 jaar na de oerknal zitten wel nog verstopt in de manier waarop sterrenstelsels nu uitlijnen. Vanuit verschillende natuurkundige theorieën over het prille heelal, zouden de sterrenstelsels nu verschillend moeten reageren op getijden.

Het grootste deel van het heelal is onbekend

„En: begrijpen hoe getijdenkrachten sterrenstelsels vervormen is ook belangrijk voor iets heel anders. Het licht dat van een ver sterrenstelsel naar de aarde reist, wordt onderweg afgebogen. Daardoor lijkt het sterrenstelsel, vanaf de aarde gezien, vervormd. Het effect van die zogenoemde zwaartekrachtslens willen we loskoppelen van de getijdeneffecten. Natuurkundigen gebruiken zwaartekrachtslenzen om twee grote onopgeloste problemen in de natuurkunde te bestuderen.”

Welke dan?

„Het grootste deel van het heelal is onbekend. Van maar 5 procent van de materie om ons heen weten we wat het is. 25 procent is hypothetische donkere materie. Dat zijn waarschijnlijk tot nu toe nog onbekende deeltjes. We zien ze niet. Ze stralen geen licht uit, maar ze verraden zichzelf door hun massa waarmee ze trekken aan hun omgeving, door zwaartekracht. De overige 70 procent is donkere energie. Dat is een hypothetische vorm van energie die ervoor zorgt dat het heelal steeds verder uitdijt.

„Ik werk samen met astronomen in Leiden die zwaartekrachtslenzen bestuderen om de eigenschappen van donkere energie en donkere materie te achterhalen. We gebruiken de modellen die het effect van getijden op de sterrenstelsels simuleren, om de twee verschillende effecten uit elkaar te houden.”

Hoe doet u dat, de vormen van sterrenstelsels modelleren vanuit uw werkkamer in Utrecht?

„Vroeger had ik dat romantische idee, dat sterrenkundigen nachtenlang ergens hoog op een berg door een telescoop omhoog kijken. Dat is het dus niet. Ik analyseer vanuit Utrecht observaties die binnen komen van grote telescopen als de VLT Survey Telescope in Chili. Soms werk ik ook theorieën uit met pen en papier. En soms werk ik met computermodellen.”

Ik heb overigens wel een telescoop die ik in mijn vrije tijd gebruik

Had u dat liever gedaan, nachtenlang door een telescoop kijken?

„Nee, ik vind de afwisseling die ik nu in mijn onderzoek heb juist zo leuk. Ik heb overigens wel een telescoop die ik in mijn vrije tijd gebruik. Toen ik nog een tiener was, kreeg ik mijn eerste. Mijn familie wilde die toen, op mijn verzoek, voor mij kopen. Om te beslissen welke ik wilde, heb ik héél veel onderzoek gedaan naar wat verschillende telescopen kunnen. Dat vond ik toen heel interessant.

„Ik groeide op in Buenos Aires, waar ons huis altijd bezaaid lag met boeken over astronomie van mijn vader. Als kind bladerde ik door zijn boeken en fantaseerde ik over waarom het universum bestaat en waarom het eruit ziet zoals het eruit ziet.”

En, kunt u met uw eigen telescoopdan ook nog wel eens genieten van de 'minder grote' dingen in het heelal dan sterrenstelsels... De maan en planeten in het zonnestelsel.

Lachend: „Jazeker. En tijdens de middelbare school heb ik zelfs een keer een onderzoekje gedaan naar iets totaal anders. Mijn middelbare school had een observatorium waar ik een cursus astronomie volgde. Ik deed daar een onderzoeksproject met een telescoop en observeerde een groepje sterren geboren uit dezelfde wolk. Aan ons de taak om te onderzoeken in welk stadium van zijn evolutie het cluster zich bevond. Dat was mijn allereerste onderzoekservaring. Dat was indrukwekkend.”