Deel 3: Kennis van het heelal

Ik wil met de gecomprimeerde jaarkalender graag duidelijk maken dat het heelal zó ongelooflijk oud is dat we ons er vaak niet eens een goede voorstelling van kunnen maken. We persen de leeftijd van het heelal, 14 miljard jaar, in één jaar.  Die jaarkalender ziet er dan zo uit: 

1 januari: de oerknal.
7 februari: het ontstaan van de Melkweg.
14 augustus: het ontstaan van de aarde.
4 september: het eerste leven op aarde.
25–29 december: tijdperk der dinosauriërs.
31 december (de allerlaatste dag).
13 seconden vóór middernacht: de eerste piramides,
2 seconden vóór het einde van het jaar: Jezus wordt geboren,
1 seconde vóór het einde van het jaar: Galileo wordt geboren,
Precies middernacht: dat is de hedendaagse tijd waarin we nu leven.

Als u enig gevoel voor relativeren bezit, zult u moeten toegeven dat het tijdperk van de moderne mens in kosmisch-historisch perspectief helemaal niks voorstelt. Een paar seconden in een volledig jaar.

Grootte van het heelal

Ons universum is niet alleen heel oud maar ook heel groot. Van het totale heelal zien we echter maar een klein gedeelte, het zogenaamde waarneembare heelal. De beste schattingen voor de leeftijd van het heelal zijn zo rond de 14 miljard jaar.

Het licht, dat met de hoogst mogelijke snelheid door het heelal beweegt (300.000 km/u) kan maar een beperkte afstand afleggen. In de tijd sinds het ontstaan van het heelal heeft het licht 14 miljard lichtjaar kunnen afleggen. Een lichtjaar is de afstand die een lichtstraal in een jaar aflegt, ongeveer 10 biljoen kilometer; een 10 met 12 nullen. Een lichtjaar is dus een eenheid voor afstand, niet voor tijd. De huidige afstand van de zichtbare, verst weg gelegen sterrenstelsels, is ruim 46 miljard lichtjaar. Er bestaan naar verwachting ook sterrenstelsels die bijvoorbeeld 50 miljard lichtjaar ver weg staan, maar hun licht heeft nog geen tijd gehad ons te bereiken. Het licht van die sterrenstelsels is dus nog onderweg en we kunnen ze niet zien. Er zijn miljarden sterrenstelsels met miljarden sterren en planeten. Er zijn zelfs meer sterren dan dat er zandkorrels op aarde zijn. Heeft u wel eens de zandkorrels geteld die in een emmertje zand zitten? Dat is werkelijk onvoorstelbaar veel. Heeft u wel eens op een strand gestaan? Door een woestijn gereden? Er zijn naar verwachting dan ook triljarden planeten. Laat dit even gerust tot u doordringen.

Het is nog niet eens zo lang geleden dat de eerste exoplaneet (planeet buiten ons zonnestelsel) werd ontdekt. Inmiddels zijn er duizenden exoplaneten ontdekt. De verwachting is dat er nog duizenden bij zullen komen. Momenteel richt de zoektocht zich vooral op aarde-achtige planeten die zich in de zogenaamde Goudlokje-zone bevinden: De afstand tot de ster waar de planeet verblijft is dan zodanig dat water er vloeibaar kan zijn. Als een planeet te dicht bij de ster staat verdampt alle water, als de planeet te ver weg staat, zal het bevriezen. Wetenschappers zijn het er inmiddels aardig over eens dat bouwstenen voor leven overal in het heelal voor komen. De kans, dat de aarde de enige planeet is waar leven op ontwikkeld is, mag, gelet op de enorme grootte en tijd van het heelal, onwaarschijnlijk klein worden geacht. Aan de andere kant: er mag opgemerkt worden dat wij, zelfs met de allerbeste laboratoria, tot op heden niet in staat zijn om het proces van abiogenese na te bootsen of zelfs maar volledig te begrijpen. (Wikipedia: Abiogenese of de oorsprong van het leven is het natuurlijke proces waarbij leven is ontstaan uit niet-levende materie, zoals eenvoudige organische verbindingen. Hoewel de details van dit proces nog onbekend zijn, stelt de heersende wetenschappelijke hypothese dat de overgang van niet-levende naar levende systemen geen afzonderlijke gebeurtenis was, maar een evolutionair proces van toenemende complexiteit dat samenging met moleculaire zelfreplicatie, zelforganisatie, autokatalyse en de ontwikkeling van celmembranen.)

The Drake equation (De vergelijking van Drake)
De vergelijking van Drake is een wiskundige formule, die radioastronoom Frank Drake in 1961 opstelde. De formule schat het aantal intelligente beschavingen in ons melkwegstelsel, die via radio met ons kunnen communiceren. Alle factoren die van invloed kunnen zijn op het ontstaan van intelligent leven staan in de formule.

        R* = gemiddeld aantal sterren dat per jaar in ons melkwegstelsel wordt gevormd (10 tot 40 per jaar)

        fp = fractie van die sterren met planeten (wordt steeds meer geschat richting 100%)

        ne = gemiddelde aantal Aarde-achtige planeten (in staat om leven te herbergen)

        fl = fractie van die planeten, waar zich leven ontwikkelt

        fi = fractie van die planeten, waar zich intelligent leven ontwikkelt

        fc = fractie van die planeten, waar zich een technologie ontwikkelt (waaronder radiozenders)

        L = gemiddelde levensduur van communicerende beschavingen in jaren.

 De waarden van de meeste factoren zijn voorlopig onbekend. Zo variëren de schattingen voor fl tussen 0,00000000001 (1 op 100 miljard) en 1. Daarom is de waarde van de formule beperkt. Volgens sommigen levert deze formule echter zelfs bij voorzichtige schattingen 10 tot 1000 communicerende beschavingen op, alleen al in ons melkwegstelsel. Of eencellig leven zich heeft ontwikkeld tot geavanceerde levensvormen die óók nog eens in staat zijn vele lichtjaren af te leggen is nog steeds met veel minder zekerheid te bepalen. De kans dat geavanceerde buitenaardse wezens onze aarde bezoeken is niet te bepalen met onze huidige kennis maar is ook zeker niet uit te sluiten. De zoektocht naar leven buiten onze planeet gaat dan ook onverminderd door. 

SETI
SETI of de "Search for ExtraTerrestrial Intelligence" (de zoektocht naar buitenaardse intelligentie) is een project waarbij door gevoelige radiotelescopen wordt gezocht naar signalen uit de ruimte die kenmerken hebben waaruit blijkt dat ze veroorzaakt zouden kunnen zijn door een buitenaardse beschaving. Het zou kunnen gaan om het onderscheppen van signalen die door een beschaving worden geproduceerd. Hoewel er plausibele argumenten zijn om aan te nemen dat dergelijke beschavingen waarschijnlijk bestaan, (zie de vergelijking van Drake) is het tot nu toe nog niet gelukt ook maar enig intelligent signaal van buitenaardse oorsprong op te vangen.

Op 17 augustus 1977 werd er een sterk signaal gevonden, het duurde 72 seconden en was 30 maal sterker dan de achtergrond. In de kantlijn had iemand de woorden Wow! geschreven.  Het signaal heeft zich echter nooit meer laten detecteren.  

TESS
NASA-satelliet TESS is het nieuwste wapen in de zoektocht naar buitenaards leven. Op 18 april 2018 ging hij de lucht in om te jagen op planeten waar leven mogelijk is. TESS speurt een groter gebied in de ruimte af dan tot nu toe mogelijk was. Doel is het bestuderen van zoveel mogelijk sterren in onze nabijheid. Deze sterren zijn goed zichtbaar: ze geven warmte af net als onze zon. Exoplaneten zijn moeilijk te zien omdat ze geen warmte afgeven. TESS kan de lichtintensiteit van de sterren meten. Die intensiviteit van een ster verandert als er een planeet voorbijkomt. Zo kan worden vastgesteld dat er planeten om deze ster draaien. De afstand tussen de planeten en de ster is erg belangrijk, de zogenoemde Goudlokje (leefbare) zone. Als de planeet erg dicht bij de ster staat is het daar waarschijnlijk te heet voor vloeibaar water. Staat de planeet te ver weg dan is het er juist weer te koud. Lees er meer over op: https://www.nasa.gov/content/latest-tess-stories en http://exoplanet.eu/catalog/