Je leest:

Afstanden in het heelal

Afstanden in het heelal

Auteur: | 9 juli 2004

Astronomen kunnen niet op reis naar hun onderzoeksobjecten, en ze hebben a priori geen idee op welke afstand sterren, planeten en andere hemellichamen staan. De meest directe methoden om afstanden te meten werken alleen in ons eigen zonnestelsel en z’n directe omgeving. In de loop der tijd zijn allerlei slimme, maar indirecte methoden ontwikkeld om ook de afstanden tot heel verre objecten te bepalen.

Astronomen kunnen niet op reis naar hun onderzoeksobjecten, en ze hebben a priori geen idee op welke afstand sterren, planeten en andere hemellichamen staan. Historische schattingen van, bijvoorbeeld, de afmetingen van de aarde of van ons zonnestelsel zaten er soms een factor tien naast.

Als aan de sterrenhemel een nieuw fenomeen ontdekt wordt, is vaak zelfs niet bij benadering bekend op welke afstand zich dat bevindt, wat het erg moeilijk maakt om te begrijpen wat er wordt waargenomen. Dat goldt in de negentiende eeuw voor de vele ‘nevelvlekken’ die op fotografische opnamen van de hemel opdoken, en meer recent voor quasars en voor gammaflitsen.

De meest directe methoden om afstanden te meten werken alleen in ons eigen zonnestelsel en z’n directe omgeving. In de loop der tijd zijn allerlei slimme, maar indirecte methoden ontwikkeld om ook de afstanden tot heel verre objecten te bepalen.

Over het algemeen geldt: hoe verder, hoe onnauwkeuriger. De gemiddelde afstand aarde-zon is nu vrijwel exact bekend (149.597.870.691 meter), maar in de afstanden tot verre sterrenstelsels, miljarden lichtjaren van ons vandaan, zit nog een onzekerheidsmarge van zo’n 10 procent.

De eerste, grove afstandsbepalingen van verre sterrenstelsels leidden in 1922 tot de ontdekking dat ons heelal uitdijt. Mede dankzij latere, nauwkeuriger afstandsmetingen weten we nu dat de expansie van het heelal 13,7 miljard jaar geleden is begonnen met een Oerknal, en nooit meer zal stoppen.

De Hubble ruimtetelescoop kon Cepheiden, een bepaald type variabele sterren, onderscheiden in het sterrenstelsel M100, en met behulp van deze’standaardkaarsen’ de afstand tot dit sterrenstelsel bepalen.bron: HST Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Interessante thema’s

Waarom kun je in je alledaagse omgeving diepte zien? Waarom lukt dat niet als je naar de sterrenhemel kijkt?

Hoe kunnen astronomen toch ‘diepte zien’ in het nabije heelal?

De lichtsnelheid is altijd en overal constant. Hoe helpt dat bij het bepalen van aftanden in het heelal? Denk ook aan het Doppler-effect (‘roodverschuiving’)

Wat is het verband tussen grootte, leeftijd en expansie-snelheid van het heelal?

Onderzoek

Inventariseer welke methoden astronomen gebruiken om afstanden in het heelal te bepalen. Merk op dat elke ‘meetlat’ slechts werkt voor een beperkte afstandsschaal. De resultaten met een kleine meetlat vormen soms de ijking voor een volgende, grotere. Daardoor ontstaat een onderlinge afhankelijkheid (een ladder van meetlatten), die foutmarges zal uitvergroten.

De Astronomische Eenheid (AE), het lichtjaar (lj) en de parallelseconde (parsec) zijn belangrijke afstandseenheden in het heelal. Ga na hoe deze eenheden gedefinieerd en/of gemeten zijn, en welke rol ze spelen in de diverse meetlatten.

Ga na welke rol (globale) afstandsbepaling heeft gespeeld bij het ontraadselen van wat ‘nevels’ (andere sterrenstelsels), quasars en gammaflitsen zijn.

Hoe groot is het heelal? Je kunt dit onderzoeksthema op allerlei manieren opvatten, die elk hun eigen vragen oproepen. Is er meer heelal dan wij kunnen zien? Wordt het deel dat wij kunnen zien relatief groter of kleiner in de loop der tijd? Is het heelal eindig of oneindig?

Waarom is het ’s nachts donker? Over deze schijnbaar triviale vraag hebben flosofen en wetenschapper zich lang het hoofd gebroken.

Praktische opdrachten

Maak zelf een werktuig en/of methode waarmee je afstanden van objecten in je omgeving tot ongeveer 100 meter kunt bepalen (zonder er naar toe te lopen). Bedenk ook een manier om de hoogte van flatgebouwen en kerktorens vanaf de grond te meten.

Bepaal de omtrek van de aarde zonder Nederland te verlaten (als gedachten-experiment)

Bepaal de afstand tot de zon met behulp van de recente Venusovergang (www.venusvoordezon.nl).

Gebruik waarnemingen met de Hubble ruimte-telescoop om de afstand te bepalen tot een supernova in de Grote Magelhaense Wolk, tot de Kattenoog-nevel en tot het spiraalstelsel M100. (drie practica op www.astroex.org).

De ware aard van ‘nevels’, quasars en gammaflitsen

De grote-schaal structuur van het heelal

Waarom is het ’s nachts donker?

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 juli 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.