Je leest:

Zelfs de beste telescoop staart zich blind op de onzichtbare kosmos

Zelfs de beste telescoop staart zich blind op de onzichtbare kosmos

Vijf menselijke drama’s in de kosmos: deel 2

Auteurs: en | 24 december 2021

Kometen leveren een indirecte blik op een wereld buiten het zicht van onze beste observatoria, zoals de kersverse ruimtetelescoop James Webb. Maar bestaat iets als we het nooit kunnen zien? Dat is iets waarover filosofen al eeuwen discussiëren.

Over deze serie

Op 25 december vindt de langverwachte lancering van ruimtetelescoop James Webb plaats, die ons een nieuw haarscherp beeld op de kosmos zal geven. Het universum blijkt een plek waar we veel herkennen van wat we op aarde meemaken. Het blijkt zelfs onvermijdelijk dat we de vele raadselen van het menselijke bestaan projecteren op al het wonderlijke dat we in de kosmische diepten zien. Van de geboorte van sterren tot de eenzaamheid die spreekt uit de massa’s onbewoonbare exoplaneten die we ontdekken.

In deze reeks beschouwen astronomieredacteur Roel van der Heijden en hoofdredacteur en filosoof Leon Heuts de kosmos door onze gekleurde menselijke bril in vijf delen: geboorte, (on)zichtbaarheid, ouderdom, eenzaamheid en de dood.

Wil niet ieder mens gezien worden? Al is het maar een beetje aandacht krijgen van een ander, of juist in het middelpunt staan van alle attentie. Al is het maar 15 minutes of fame. In de ruimte krijgt (on)zichtbaarheid een nieuwe dimensie. Hoe groot de telescopen die de mens bouwt ook zullen zijn, feit is dat een groot deel van de objecten in de kosmos nooit zichtbaar zal zijn voor ons. Daarvoor zijn de afstanden simpelweg te groot.

Hoe zeker kan je zijn dat iets bestaat als je het nooit kan waarnemen? In de kosmos wemelt het van onzichtbare spullen. Neem de Oortwolk, een vermeende verzameling van biljoenen (een miljoen maal een miljoen) ijs- en steenbrokken die in ruime banen langzaam rondjes om te zon trekken. Maar zíen is geloven, toch ook in de wetenschap. Hoe wist de Nederlandse astronoom Jan Hendrik Oort in de jaren 50 van de vorige eeuw zeker dat deze verzameling er moet zijn? Het was volgens hem de enige verklaring voor het feit dat we nu nog regelmatig kometen zien.

Onuitputtelijk reservoir

Ieder jaar verschijnt er wel een komeet aan de hemel, maar eens in de paar jaar verschijnt er een écht helder exemplaar. NEOWISE was de laatste komeet die vanuit Nederland makkelijk met het blote oog te zien was, in de zomer van 2020. De heldere staart ontstaat als de klein kern van de komeet – vaak maar enkele tot tientallen kilometers groot – in de buurt van de zon komt, opwarmt en gas de ruimte in spuwt en dat als een lang spoor achter zich aantrekt. Zo’n tocht langs de zon betekent vaak het einde van het hemellichaam: door de opwarming verliest de komeetkern zijn sterkte en breekt hij op in kleinere stukken.

Komeet NEOWISE was een van de helderste kometen van de afgelopen jaren. In de zomer van 2020 was hij in een donkere omgeving met het blote oog te zien.

Maar wacht, als kometen steeds kapot gaan, waarom zijn er dan nog steeds kometen? Het zonnestelsel is bijna vijf miljard jaar oud en als je uitgaat van één komeet die jaarlijks richting de zon vertrekt dan zijn er al zo’n vijf miljard kometen vernietigd. En ze blijven maar komen. Hiervoor kwam Oort met een verklaring. Hij stelde in 1950 dat er aan de buitenrand van het zonnestelsel een vrijwel onuitputtelijk reservoir van komeetachtige hemellichamen moet zijn. Af en toe slingert zo’n komeet naar de binnenste regionen van het zonnestelsel om daar zichtbaar te worden.

Objecten in de Oortwolk staan op grote afstand van de zon: de planetenbanen van ons zonnestelsel passen in het stipje in het midden.

Donkere materie en donkere energie

Naast kometen zien astronomen aanwijzingen voor nog veel meer ‘onzichtbare spullen’ in het universum. Ook ‘donkere materie’ is onzichtbaar: volgens onderzoekers moet het in grote hoeveelheden in sterrenstelsels zitten, omdat er anders te weinig materie zou zijn om het sterrenstelsel via de zwaartekracht bij elkaar te houden. Natuurkundigen speuren al jaren tevergeefs naar sporen van deeltjes die donkere materie kunnen zijn, toch heeft niemand ooit donkere materie waargenomen op aarde of in de ruimte. Daarbovenop barst het van donkere energie in het universum, óók al onzichtbaar en verantwoordelijk voor de steeds snellere uitdijing van het heelal.

Bestaat het wel?

Nu kun je je afvragen: al die onzichtbare spullen, bestáán die eigenlijk wel? Op het eerste gezicht een gekke vraag; wetenschappers hebben toch goede redenen om het bestaan af te leiden, bijvoorbeeld van donkere materie? Toch is de vraag of onzichtbare spullen wel ‘echt’ bestaan belangrijk in het zogeheten empirisme, een filosofische stroming die belangrijk werd in Groot-Brittannië in de zeventiende en achttiende eeuw – tegelijkertijd met de grote vlucht van natuurwetenschappen. Empiristen stellen dat waarneming of ervaring de bron van kennis is. De beroemde kwestie of een boom wel écht omgevallen is als niemand hem hoorde vallen, is uit de school van het empirisme. Hoe zit het dan met al die onzichtbare spullen in het universum? Dat klinkt wat flauw, maar empirisme is juist ontstaan om al te vrije speculatie tegen te gaan. En ja, ook wetenschappers kunnen zich daaraan bezondigen, bijvoorbeeld door stevig te interpreteren op basis van geringe empirische data.

Ana Mayer Kansky, een van de eerste vrouwelijke scheikundigen. Empirisme is ontstaan om al te vrije speculatie tegen te gaan en stelt waarnemingen centraal als bron van kennis.

Empiristen hebben door de tijd heen uitgebalanceerde analyses ontwikkeld. De hedendaagse wetenschapsfilosoof Bas van Fraassen (Amerikaans, emigreerde met zijn ouders op jonge leeftijd uit Nederland) noemt bijvoorbeeld het verschil tussen ‘aanvaarden’ en ‘geloven’. Het tweede is sterker dan het eerste – je kunt bijvoorbeeld prima donkere materie aanvaarden, zonder te geloven dat het ook ‘echt’ bestaat. Zo lang het als werkhypothese past bij wat we waarnemen, prima! Het is ook prima om een kerstman-hypothese te aanvaarden, als antwoord op de vraag waarom er cadeautjes onder je boom liggen. Maar daarmee zeg je nog niet dat je gelooft dat de kerstman bestaat. Wetenschap gaat sowieso niet over ‘echt’ bestaan, maar over hoe we waarnemingen kunnen verklaren. En dat scheelt in het risico van speculatie, of waarnemingen geforceerd aanpassen aan een theorie – omdat we er zo graag in willen geloven.

Natuurlijk komt het er dan op aan welke hypotheses sterker zijn dan andere. Van Fraassen zou ongetwijfeld de Oortwolk-hypothese sterker vinden dan die van donkere materie. De Oortwolk kunnen we in ieder geval in theorie nog met eigen ogen waarnemen, als we er in een razendsnelle raket naar toe reizen bijvoorbeeld. Donkere materie niet, evenals atomen of protonen. Evolutie heeft ons een bepaalde plek in het waarneembare spectrum toebedeeld: we zijn héél goed in het spotten van stoelen, tijgers of mensen, tot op een bepaalde afstand. Maar alles wat héél ver weg is, héél erg groot, of juist héél erg klein, is lastiger. Je bent al snel aangewezen op instrumentaria, soms zelfs alleen statistiek of berekeningen. En hoe verder weg van onze evolutionaire niche, aldus Van Fraassen, hoe riskanter de hypothese.

Wat zegt dat over ruimtetelescoop James Webb? In ieder geval dat de metingen geweldige hypothesen gaan bevestigen, ontkrachten of opleveren, maar ook dat je moet oppassen met de uitspraak ‘nu weten we hoe het zit’. Je vindt het idee van de Oortwolk of donkere materie inmiddels in ieder schoolboek, maar het staat in feite nog iedere dag ter discussie. Zijn er sterke aanwijzingen voor een alternatieve bron van verse kometen of waarnemingen waaruit blijkt dat er toch genoeg (lichte) materie is? Dan zal de wetenschap het idee van de Oortwolk of donkere materie laten varen. In tegenstelling tot een geloof is een wetenschappelijke hypothese niet heilig.

Uitgelicht door de redactie

Speelgoed met een wetenschappelijk tintje

Sociale Wetenschappen
Spelend(er)wijs

Psychologie
‘Het is maar een spelletje’

Buiten bereik

Met zijn ruim zes meter grote spiegel en superieure meetinstrumenten gaat ook ruimtetelescoop James Webb geen definitieve antwoorden opleveren. De Oortwolk is te ver weg om direct te onderzoeken. Maar waarom willen we er überhaupt meer over weten? De regio is in ieder geval interessant, omdat het waarschijnlijk ‘primitieve’ en nauwelijks veranderde stukken bevat uit de tijd dat de zon en de planeten net bestonden, het zijn als het ware de fossielen van ons zonnestelsel. Wetenschappers zouden graag weten waar die fossielen van gemaakt zijn en of ze onderling veel van elkaar verschillen. Het levert informatie op over de geschiedenis van het zonnestelsel.

De enorme telescoop gaat verschillende komeetstaarten verkennen. Infraroodmetingen zijn bij uitstek geschikt om de compositie van het gas dat uit kometen komt te bestuderen, en om te kijken of er bijvoorbeeld water in zit. Ook proberen wetenschappers het oppervlak te onderzoeken en willen ze de processen begrijpen die spelen als een komeet gas uitstoot. Er zijn al plannen voor metingen aan twee kometen die zich nu in de binnenste regionen van het zonnestelsel bevinden, eentje uit de planetoïdengordel en een uit de zogenoemde Kuipergordel.

Daarbij blijft de ruimtetelescoop standby staan voor exemplaren uit de Oortwolk of zelfs uit de verre kosmos. Dat zijn kometen waarvan het bestaan op dit moment nog niet bekend is. Na miljarden jaren in onzichtbaarheid in het donkere heelal ziet zo’n komeet plots een van de beste ogen op zich gericht die de mens ooit heeft gebouwd. De blik van miljarden zielen. Zijn zwanenzang is tegelijkertijd zijn 15 minutes of fame.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 24 december 2021

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.