Sterren die ontploffen met de kracht van miljarden zonnen en deeltjesexplosies die buitenaardse beschavingen kunnen wegvagen. Qua spektakel haalt niets het bij het vuurwerk in de ruimte. Onderzoek naar zulke explosies wordt in de astronomie bovendien steeds belangrijker.
is wetenschapsredacteur voor de Volkskrant. Hij schrijft over sterrenkunde, natuurkunde en ruimtevaart.
Astronauten, sterretjes, ‘ultra stars’, ‘sky jewels’, ‘pyro power saturn’: de gemiddelde consumentenvuurwerkgids staat bol van de kosmische verwijzingen. Toch haalt zulk mensenvuurwerk het niet bij wat de uitgestrekte kosmos aan knalpracht over ons uitstrooit.
Diep in het zwart van de ruimte duren explosies niet seconden, maar uren, dagen of zelfs jaren. Ze vinden plaats met duizelingwekkende snelheden, van honderden miljoenen kilometers per uur, en met energieën die een enkele ster soms kortstondig feller maken dan sterrenstelsels met daarin miljarden sterren zoals de zon. Zelfs het krachtigste ‘ultra star’-pakket kan daar niet tegenop.
Dergelijke explosies kun je meestal niet met eigen ogen zien aan de nachtelijke hemel, daarvoor is het heelal te groot. Om van onze ster, de zon, naar de volgende, proxima centauri, te komen, heeft het licht – dat reist met de maximale snelheid die de natuurwetten toestaan – al zo’n vierenhalf jaar nodig.
De meeste kosmische explosies doen zich voor op nog veel grotere afstanden van hier. Zelfs een knal met de felheid van miljarden zonnen zie je dan alleen nog met behulp van krachtige instrumenten zoals ruimtetelescoop James Webb of de BlackGem-telescoop in Chili, die onder meer speurt naar de lichtflitsen die vrijkomen wanneer zware zwarte gaten of neutronensterren op elkaar botsen.
Onderzoek naar de veranderlijke hemel – naar explosies en andere fenomenen die je maar even kunt zien voordat ze weer naar de achtergrond verdwijnen – wordt in de sterrenkunde ondertussen steeds belangrijker. Ze onthullen immers processen die zich normaliter aan het zicht van de wetenschap ontrekken. ‘De sterrenkunde heeft de beschikking over steeds meer instrumenten en over de software om de enorme hoeveelheden data die bij die zoektochten worden geproduceerd te temmen’, zegt sterrenkundige Lex Kaper van de Universiteit van Amsterdam.
En hoewel dat de komende jaren tot nog veel meer vuurwerk zal leiden, was het in 2025 ook al goed raak. Deze vier recente voorbeelden illustreren hoe kosmische knallers indrukwekkende shows verzorgen en ondertussen de menselijke kennis van het heelal verdiepen.
Wie bij de zon denkt aan een lieflijk hemellichaam dat ons op vredige wijze verwarmt, moet weten dat onze moederster zich geregeld ontpopt tot een gewelddadig gevaar.
Zonnevlammen en krachtige deeltjesstormen – coronal mass ejections, oftewel CME’s, zegt men in kringen van astronomen – leiden op aarde onder meer tot prachtig poollicht, maar leveren ook risico’s op. Zo kunnen zonne-uitbarstingen satellieten beschadigen en de gezondheid van astronauten in gevaar brengen. De meer extreme uitbarstingen kunnen bovendien met een stortvloed aan geladen deeltjes het aardse elektriciteitsnet overbelasten.
Maar dan de CME die sterrenkundigen zagen op een ster zo’n 130 lichtjaar hiervandaan, naar kosmische maatstaven overigens relatief dichtbij, het eerste exemplaar dat wetenschappers überhaupt hebben gespot op een andere ster. ‘Hier waren sterrenkundigen al decennialang naar op zoek’, jubelden de onderzoekers daarom in een persverklaring.
Het lukte uiteindelijk met radiotelescoop Lofar, samengesteld uit duizenden losse radioantennes, met het belangrijkste knooppunt bij het Drentse Exloo. Lofar had eerder al het gehele noordelijke halfrond van de hemel in kaart gebracht. ‘In die meetgegevens vonden we al vrij snel aanwijzingen voor deze uitbarsting, omdat die zo ongelooflijk fel was’, zegt sterrenkundige David Konijn van onderzoeksinstituut Astron, coauteur van het artikel over de vondst dat half november verscheen in het vakblad Nature.
De uitbarsting was zodanig snel en de deeltjes zaten zodanig dicht op elkaar gepakt, dat deze de atmosfeer van planeten dicht bij de ster zou kunnen aantasten. De uitbarsting raasde met zo’n 8,6 miljoen kilometer per uur de omgeving in, een snelheid die op de zon slechts bij grofweg een op de twintig uitbarstingen wordt behaald.
Toch is het niet de snelheid die het meest verbaasde, zegt Konijn. De vorm, de snelheid en de tijdsduur van twee minuten waren eigenlijk vergelijkbaar met wat er gebeurt op onze moederster. ‘Maar de intensiteit was echt van een andere wereld, duizend tot zelfs tienduizend keer feller dan we ooit hebben gezien op de zon.’
Konijn vermoedt dan ook dat dit een uitzonderlijke vondst was, ook omdat ze in de meetgegevens nog geen ander voorbeeld hebben gezien. ‘Waarschijnlijk gebeuren dit soort felle uitbarstingen gewoon niet zo vaak.’
De ster die de CME de ruimte in slingerde, is overigens wel wat kleiner dan de zon: een zogeheten rode dwerg, met grofweg de helft van de massa, én – ook niet onbelangrijk – met een magnetisch veld dat juist zo’n driehonderd maal sterker is. Zulke magneetvelden zijn de drijvende kracht achter deeltjesuitbarstingen. Niet vreemd dus, wellicht, dat deze ster zo’n krachtige uitbarsting produceerde.
Toch: de meeste planeten die astronomen tot nog toe hebben gevonden, draaien om rode dwergen. Als een deel daarvan geregeld zulke krachtige deeltjesstormen de ruimte inslingert, heeft dat invloed op de leefbaarheid van de omringende planeten.
‘Vuurwerk van gewelddadige botsingen rond een nabijgelegen ster’, zo omschreef het persbericht van de Universiteit van Californië-Berkeley de bijzondere vondst die astronomen van onder meer die universiteit in december beschreven in het vakblad Science.
Het ging daarbij om knalvuurwerk rond de ster Formalhaut, op zo’n 25 lichtjaar van de aarde. Die ster is naar astronomische maatstaven hartstikke jong, zo’n 440 miljoen jaar. Ter vergelijking: de zon gaat al 4,5 miljard jaar mee en is dus grofweg tienmaal zo oud.
Formalhaut is zelfs zodanig vers, dat in de ruimte eromheen nog een gewelddadige chaos heerst: rotsblokken, planetoïden en zich nog vormende planeten krioelen er door elkaar heen, in een gravitationele dans die ook met enige regelmaat tot brokken leidt.
In hun artikel beschrijven de astronomen daarvan twee voorbeelden: een botsing gemeten in 2004 en eentje in 2023, de eerste twee botsingen tussen relatief grote rotsblokken die direct op de foto zijn gezet buiten ons zonnestelsel.
Stel je daarbij overigens geen spectaculaire explosies voor. Hoewel de klappen van dichtbij ongetwijfeld een flink spektakel hebben opgeleverd, zitten we op de aarde toch echt te ver weg. In plaats daarvan zien ruimtetelescopen zoals Hubble vooral pixelige puntjes, die de stofschijven onthullen die na de botsingen resteren.
‘We zien de botsing niet direct, maar wel de nasleep van deze enorme knal’, zei coauteur Paul Kalas in de persverklaring. Zou je voldoende dichtbij kunnen komen, dan zouden deze stofwolken ‘twinkelen’ in het licht van de ster, zegt hij – als het geknetter van een vuurpijl op oudjaarsavond.
Belangrijker nog dan het schouwspel is het inzicht dat dit soort metingen wetenschappers geven in hoe het eraan toe moet zijn gegaan in de begindagen van ons eigen zonnestelsel. De metingen aan Formalhaut onthullen onder meer hoe groot dit soort objecten zijn wanneer ze tegen elkaar botsen en hoeveel ervan rond de ster zwerven; informatie die astronomen normaliter alleen uit computersimulaties kunnen halen.
‘Toen het zonnestelsel 440 miljoen jaar oud was, zat het vol met dit soort objecten die op elkaar klapten’, zegt Kalas. Het vastleggen van deze botsingen is dus alsof je terugkijkt in de tijd, naar de gewelddadige jeugd van het zonnestelsel.
Het bekt wat minder lekker dan de kloeke namen van het commerciële vuurwerk, maar wat hij mist in marketingpotentieel, maakt SN 2024ggi goed in pure kracht. De exploderende ster (‘SN’ staat voor SuperNova) werd voor het eerst in april 2024 gezien in een sterrenstelsel op zo’n 22 miljoen lichtjaar van de aarde, maar was ondanks die duizelingwekkende afstand met professionele telescopen goed te zien. Wanneer een ster op deze manier ontploft, is hij in veel gevallen namelijk kortstondig helderder dan de verzamelde lichtkracht van de miljarden sterren in een geheel sterrenstelsel.
Slechts 26 uur later richtten onderzoekers de krachtige Very Large Telescope in Chili al op die kosmische explosie, in de hoop zo veel mogelijk gegevens op te vangen van de nog relatief verse gebeurtenis. Met succes. Voor het eerst konden astronomen dankzij die snelle blik, via een omweg, de vorm van de schokgolf van zo’n explosie in kaart brengen, zo schreven de onderzoekers half november in het vakblad Science Advances.
‘Dit is een zeldzame waarneming’, zegt supernova-kenner Lex Kaper van de Universiteit van Amsterdam, zelf niet bij het onderzoek betrokken. Hij roemt vooral het feit dat de onderzoekers konden aantonen dat de explosie niet geheel symmetrisch verliep.
In sommige gevallen kan zo’n asymmetrie er zelfs toe leiden dat wat na de explosie overblijft – een stevig samengepakte neutronenster, of in sommige gevallen zelfs een allesverslindend zwart gat – een zet krijgt. Wanneer de stervende ster tijdens zijn laatste momenten harder de ene kant op knalt dan de andere, vliegt deze weg als een raket waaronder de motor wordt ingeschakeld. ‘Sommige vliegen daarna met wel duizend of meer kilometer per uur door het interstellaire medium’, zegt Kaper.
Maar de grootste waarde van het onderzoek schuilt toch in hoe kort na de explosie men al metingen kon verrichten. ‘De vorm, en of daar zo’n asymmetrie in zit, zie je steeds minder goed naarmate meer tijd verstrijkt. Dat ze hier zo snel na de explosie zijn gaan kijken, levert belangrijke informatie op die onze computermodellen nodig hebben om beter te worden.’
Exploderende sterren die het menselijk begrip van de kosmos als geheel op losse schroeven zetten – daarover schreven vijf Koreaanse sterrenkundigen afgelopen november in het vakblad Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
‘Ik vergelijk het voor mijn studenten vaak met een gloeilamp’, zegt kosmoloog Alessandra Silvestri van de Universiteit Leiden, zelf niet bij het onderzoek betrokken. ‘Als die verder weg staat, oogt hij minder fel. En als je weet hoe fel de lamp eigenlijk is, kun je de gemeten felheid gebruiken om te berekenen hoe ver weg die staat.’
Net zo gaat het met de supernova-explosies die astronomen diep in de kosmos ontwaren. Door de afstand tot die explosies te berekenen kunnen onderzoekers ontdekken hoe snel het heelal uitdijt en of dat uitdijen steeds sneller gaat, zoals de bekendste theorie suggereert.
‘Ons onderzoek laat zien dat het heelal nu al een fase in is gegaan van afremmende uitdijing’, zei hoofdauteur Young-Wook Lee van de Yonsei Universiteit in Zuid-Korea kort na verschijning van hun vakartikel tegen de Britse kant The Guardian.
Als dat zo is, betekent dat onder meer dat de zogeheten donkere energie, de door fysici nog onbegrepen energiebron die de groei van het heelal aandrijft als een soort kosmische fietspomp, anders in elkaar steekt dan de meeste theorieën vermoeden.
Het begrijpen van die donkere energie is een van de grootste open vragen van het moderne onderzoek naar de kosmos. ‘Als deze resultaten bevestigd worden, zou dat een van de grootste paradigmaverschuivingen markeren in de kosmologie sinds 27 jaar geleden donkere energie werd ontdekt’, aldus Lee. ‘Het is alsof je je shirt dichtknoopt, maar bij het verkeerde knoopje begonnen bent.’ En waar dat in de echte wereld gemakkelijk recht te zetten is – begin gewoon opnieuw te knopen – ligt dat in de astronomie wat lastiger.
Als Lee gelijk heeft, borduurt namelijk een decennialange onderzoekstraditie voort op dat eerste verkeerde knoopje. Het onderzoek van 27 jaar geleden dat daarin de eerste stap is, onthulde destijds dat de verste supernova’s minder fel zijn dan je zou mogen verwachten als de uitdijingssnelheid van het heelal afremt, zoals voor dat onderzoek nog werd gedacht. De conclusie toen: het uitdijen van de kosmos wint juist aan vaart. Die conclusie onderschrijven de meeste kosmologen nog altijd.
Lee en collega’s suggereren nu dat juist dat berust op een misverstand. Zij laten met een nieuw type berekening zien dat het ook mogelijk is dat supernova’s zo vroeg in de geschiedenis van de kosmos gemiddeld gewoon van nature al iets minder fel zijn. Als dat klopt, concluderen ze, wint de uitdijing niet aan vaart, maar remt deze toch af.
De uitkomsten van Lee en collega’s worden door de sterrenkundige gemeenschap vanwege die stevige implicaties vooralsnog met de nodige scepsis benaderd, vertelt Silvestri. ‘Ik denk zelf bijvoorbeeld dat ze wel in de goede richting redeneren, maar dat hun conclusies te stevig zijn.’
Desondanks weten kosmologen wel zeker dat er íéts niet klopt. Dit soort metingen van de uitdijingssnelheid aan de hand van supernova-explosies komen namelijk niet overeen met metingen van de uitdijingssnelheid aan de hand van de zogeheten kosmische achtergrondstraling. Meer poëtisch ingestelde sterrenkundigen omschrijven dit graag als de nagloed van de oerknal, het moment dat het heelal geboren werd.
‘Dat we dat verschil zien, zou kunnen betekenen dat de vergelijkingen die we gebruiken om de evolutie van het heelal te beschrijven niet kloppen. Dat er ergens nieuwe, nog onbegrepen natuurkunde in het spel is’, zegt Silvestri, verwijzend naar waar veel (astro)fysici op hopen: de ontdekking van natuurwetten en verschijnselen die niemand nog kent, nieuwe natuurkunde dus. ‘Dat maakt dit zo’n spannend onderwerp.’
Toch, vertelt ze, kan er ook iets anders aan de hand zijn. Zo is vooral de meting van de uitdijingssnelheid aan de hand van de supernova’s afhankelijk van heel veel veronderstellingen. Astronomen moeten bijvoorbeeld corrigeren voor absorptie van het licht van de explosie onderweg naar de telescoop, en nog veel andere dingen. Begrijp of doe je een van die dingen consequent verkeerd, dan zou dat een systematische fout kunnen introduceren die óók het verschil kan verklaren.
Als de analyse van de Zuid-Koreaanse sterrenkundigen klopt, wordt de discrepantie tussen de twee manieren om de versnelling of vertraging van de uitdijingssnelheid te meten overigens alleen maar groter. Tot er meer duidelijkheid is, weet niemand dus zeker hoe snel alles om ons heen aan omvang wint.
Tot slot nog dit. Mochten Lee en collega’s gelijk hebben, dan heeft dat ook implicaties voor het einde van het heelal. De kosmos eindigt dan niet via continu uitdijen totdat alles zó ver is opgerekt dat effectief niets meer mogelijk is, zoals de populairste kosmische eindtijdtheorie dicteert.
De toekomstige dood van het heelal, schier ontelbare millennia in de toekomst, gebeurt als Lee en collega’s gelijk hebben dan met iets dat astronomen met een zeker sadistisch genoegen de ‘eindkrak’ noemen: een catastrofale omkering van de oerknal, waarbij alles opnieuw samenkomt – en eindigt – in één punt. Het zou allicht een slot zijn met een dramatische flair die past bij de uitgestrekte vuurwerkshow die astrofysici stukje bij beetje om ons heen onthullen.
Luister hieronder naar onze wetenschapspodcast Ondertussen in de kosmos. Kijk voor al onze podcasts op volkskrant.nl/podcasts.
Alles over wetenschap vindt u hier.
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant