Van Aliens tot Zwaartekrachtgolven Een wandeling in onze wonderlijke kosmische tuin

Transcriptie

1 Van Aliens tot Zwaartekrachtgolven Een wandeling in onze wonderlijke kosmische tuin Lezing Elcker-Ik Centrum 16 januari 2019 Dr. Hans Plets

2 Opbouw Deel I: Verkenning van onze kosmische tuin Deel II: Een wervelend heelal Zwaartekrachtgolven Deel III Zijn wij alleen? Aliens Deel IV: Wat weten we (niet)? Donkere materie & donkere energie

3 Deel I: Verkenning van onze kosmische tuin

4 Oudheid & Middeleeuwen

5 Oudheid & Middeleeuwen Klein & gezellig universum Eindig, onveranderlijk, statisch, eeuwig Met (bolvormige) aarde in het centrum Flatterend voor de mens Hoog verheven boven de dieren Ondermaans versus bovenmaans Ondermaans: aarde, water, lucht, vuur Bovenmaans: ether Perfecte bewegingen: cirkelvormige, continu & uniform

6 Hedendaagse wetenschap Narcistische kwetsuren : Copernicus (1543): heliocentrisme Darwin (1859): de primitieve voorouders van de mens Freud ( ): gedrag gestuurd vanuit onderbewuste waar we geen vat op hebben Hedendaagse kosmologie

7 Vertrekpunt: Aarde

8 Leven op Aarde Aarde: 4,6 miljard jaar geleden ontstaan Homo sapiens: jaar geleden ontstaan 1 ste complex leven Homo sapiens: enkele sec. voor middernacht 1 ste leven

9 Vertrekpunt: Aarde 2018: 7,7 miljard mensen

10 De planeten Saturnus Aarde Venus Mars Neptunus Pluto Mercurius

11 De planeten en de zon Zon Pluto Aarde

12 Het zonnestelsel wij Maan Aarde Zon: 150 miljoen km

13 De Zon: een vrij banale, onopvallende ster Zon De zon is een minuscuul puntje in dit schaalmodel

14 In een uithoek van een sterrenstelsel Dit sterrenstelsel heet de Melkweg en bevat ~250 miljard sterren

15 De Melkweg Ongeveer 13,5 miljard jaar oud Diameter van lichtjaar km Afstand aarde centrum Melkweg: ~ lichtjaar Aarde zon: 8,3 lichtminuten Dichtste echte buur: Andromedanevel op 2,5 miljoen lichtjaar Andromedanevel Zal binnen 4 miljard jaar op de Melkweg botsen

16 Goepen van sterrenstelsels Sterrenstelsels worden verder ingedeeld in clusters en superclusters Onze Melkweg behoort tot de Lokale Groep van sterrenstelsels Diameter: 10 miljoen lichtjaar Bevat 54 sterrenstelsels Deze Lokale Groep behoort tot de Virgo supercluster en zit aan de rand ervan Diameter: 110 miljoen lichtjaar Bevat sterrenstelsels

17 Goepen van sterrenstelsels Virgo supercluster vermoedelijk onderdeel van Laniakea supercluster Nog grotere structuren: Bevat ~ sterrenstelsels Slierten en holtes

18 Het heelal Bevat (minstens) miljard sterrenstelsels Elk sterrenstelsel bevat typisch 100 miljard sterren Er zijn (minstens) 1-met-24-nullen sterren in het heelal Meer sterren in het heelal dan zandkorrels op aarde De verwachting is dat er veel meer planeten zijn dan sterren, exoplaneten ontdekt Kepler telescoop

19 Is 13,8 miljard jaar oud Het heelal Heeft een diameter van 93 miljard jaar lichtjaar Dit is eigenlijk nog maar een stukje van heelal, nl. het waarneembaar heelal Wellicht groot deel van het heelal onbereikbaar en onkenbaar voor ons

20 Het heelal Vermoedelijke vorm van het heelal:

21 Het Veelal Veel wetenschappers denken dat er ook nog eens ontzaglijk veel universa zijn -> het Multiversum of Veelal

22

23

24

25

26

27

28

29 Waarneembaar heelal

30 Heelal

31 Onze kosmische tuin Maan Planeet Ster Sterrenstelsel Groep van sterrenstelsels Cluster van sterrenstelsel Waarneembaar heelal Gans heelal + Multiversum?

32 Slotsom deel I Van een klein, gezellig universum met de aarde in het middelpunt en de mens verheven boven de dieren Naar een kosmos waarvan de dimensies niet te vatten zijn Geen prominente plaats voor ons, onze planeet, ster, sterrenstelsel Zonder de inslag bij Yucatan had de mens wellicht nooit bestaan «Le silence éternel de ces espaces infinis m'effraie» - Blaise Pascal ( ) De mens in het multiversum: 4 de narcistische kwetsuur?

33 Deel II: Een wervelend heelal

34 Het heelal is dynamisch 1. Het heelal gonst van de bedrijvigheid 275 miljoen sterren geboren elke dag

35 Het heelal is dynamisch 2. Dijt en doet dat steeds sneller Georges Lemaître NEWS 30 OCTOBER 2018 Belgian priest recognized in Hubble-law name change: Astronomy organization votes to acknowledge the work of Georges Lemaître in the discovery of the Universe s expansion

36 Het uitdijend heelal 13,8 miljard jaar

37 Het heelal is dynamisch 3. Ruimte en tijd zijn dynamisch Newton: ruimte als gigantische lege bak is waar het universum in zit Algemene relativiteitstheorie van Einstein: Relativiteitstheorie: zwaartekracht = kromming van ruimte & tijd

38 Het heelal is dynamisch Zware objecten vervormen de ruimte Ruimte is iets wat golft, buigt, zich kromt, vervormt

39 Het heelal is dynamisch Ruimte is geen rigide, onzichtbare constructie, maar een gigantisch weekdier Ruimte is niet langer iets anders dan materie: het is een van de materiële componenten van het heelal Uitdijen heelal: ruimte bij gecreëerd

40 Gevolg: zwaartekrachtgolven

41 LIGO

42

43 31/10/2018

44 Deel III: Zijn wij alleen?

45 Exoplaneten Reeds 3872 exoplaneten gevonden 2015, ULg

46 Exoplaneten nabije toekomst 1. Veel nieuwe exoplaneten ontdekken 2. Bestudering van de atmosfeer van exoplaneten op zoek naar biosignatuur Hoe? Telescopen Op aarde: Extremely Large Telescope, 2024 In de ruimte:

47 Lancering JWST voorzien in 2021

48 Exoleven Zijn wij alleen? Tot begin 21 ste eeuw: ja! Intussen onverklaarbaar dat we alleen zouden zijn De wetten van fysica & chemie zijn universeel geldig Planeetvorming rond ster is universeel proces Regels voor atomen en moleculen zijn universeel Biologische processen lijken evenzeer universeel Bouwstenen leven: Tijd Energie: radioactieve isotopen + sterlicht Materie:

49 Exoleven Zijn wij alleen?» 6-tal atomen die overal voorkomen: waterstof, koolstof, stikstof, zuurstof, fosfor en (in sommige eiwitten) zwavel H hebben we geërfd uit de Oerknal Overige elementen zijn ooit stukje ster geweest Evolutie op basis van variatie/toeval & selectie/noodzaak Waar evolutie toe leidt, is niet universeel (uitsterven dino s) Leven hoeft niet noodzakelijk gebaseerd te zijn op de concrete moleculen van RNA, DNA en eiwitten

50 Exoleven Zijn wij alleen? Slotsom: aardse processen blijken niets bijzonder te hebben Dezelfde voorwaarden die hebben geleid tot leven op aarde kunnen ook leiden tot het ontstaan van leven elders niet noodzakelijk intelligent leven Maar: Tot op heden geen aanwijzing voor buitenaards leven Search for ExtraTerrestrial Intelligence (SETI) 15/08/1977

51 Exoleven Zijn wij alleen? Enkele begrippen: Vergelijking van Drake Goldilock zones Kardashevschaal Fermi-paradox

52 Vergelijking van Drake Schatting aantal technologisch geavanceerde beschavingen in onze Melkweg Leidt snel tot verwachting dat buitenaards intelligenties bestaan Door Drake eerder bedoeld als conceptueel middel

53 Goldilock-zones Leven op aarde is ontstaan in oceanen -> zoektocht naar planeten met mogelijke vorming van vloeibaar water Gebied binnen een planetenstelsel waarbinnen leven mogelijk is zoals dat voorkomt op de Aarde Heeft exoleven nood aan vloeibaar water?

54 Kardashevschaal Indeling beschavingen op basis van energieproductie Type I: gebruik van alle energie die op een planeet beschikbaar is Type II: gebruik van alle energie van de ster Type III: gebruik van alle energie van het sterrenstelsel Verdere verfijningen: Wij zijn 0,7; God is type VII

55 Kardashevschaal Type III vergt een zeer stabiele maatschappij

56 Waar is iedereen? De Fermi-paradox Enrico Fermi Paradox: hoge kans op exoleven, maar toch nog niets gevonden

57 Waar is iedereen? Elke intelligente beschaving vernietigt zichzelf en/of anderen Leven wordt geregeld vernietigd door natuurrampen (dino s) Exobeschavingen bestaan, maar zijn te ver weg Exoleven bestaat uit eencelligen en waterdieren Oceaanplaneten met diepte van km Exobeschavingen zijn te verschillend van ons om te kunnen herkennen Oumuamua We bestaan te kort om de aandacht van exobeschavingen te trekken

58 Waar is iedereen? Exo s hebben ons ontdekt En wij zijn hun nazaten En zijn ons volop aan het bestuderen Maar vinden ons volstrekt oninteressant En we zijn hun speeltje: ons leven is een simulatie We zijn echt uniek!

59 Deel IV: Wat weten we (niet)? Weten we wat we niet weten? Kunnen we alles ooit eten?

60 Elementaire deeltjes: We weten veel

61 We weten veel

62 Beschrijving standaardmodel Zwaartekracht past weliswaar niet in deze theorie

63 We weten bijna niets De aard van zowat 95% van ons heelal is onbekend Is de kosmos ingebed is in een duizelingwekkend multiversum? Uit hoeveel dimensies bestaat de werkelijkheid? Waarom gaat de tijd enkel vooruit? Waar is de antimaterie in het heelal naartoe? Wat was er voor de Oerknal? Wat gebeurt er in een zwart gat? Waarom is er iets en niet veeleer niets? Waarom hebben we nog altijd geen glimp van buitenaards leven opgevangen?

64 De aard van zowat 95% van ons heelal is onbekend

65 De aard van zowat 95% van ons heelal is onbekend Sterren in een sterrenstelsel draaien zo snel rond dat ze zouden moeten wegvliegen Tenzij er meer massa in zit dan we kunnen zien -> donkere materie Het heelal dijt steeds sneller ipv trager uit Tenzij er een energie is die tegen de zwaartekracht opbokst -> donkere energie

66 Donkere materie

67 Donkere energie

68 Weten we wat we niet weten? Al 100 jaar 2 stabiele theorieën, maar onderling niet compatibel Relativiteitstheorie en kwantumfysica Elk van beide doorstaat keer op keer cum laude de strengste testen Zwaartekrachtgolven: 100 jaar na voorspelling Doorgaans storen ze elkaar niet Behalve in zwarte gaten Verwachting dat we voor een revolutie à la Einstein staan Nieuw beschrijvingsmodel dat ganse natuurkunde op zijn kop zal zetten

69 Filosofische overwegingen Bestaat er wel een Theorie van Alles? Zo ja, is de menselijke geest in staat die te ontdekken? Optimist: enorm evolutiepotentieel Indrukwekkend kennisniveau in naar kosmische maatstaven ultrakorte bestaan van jaar Stel dat de mens nog miljarden jaren verder evolueert Pessimist: kosmische bescheidenheid Absolute waarheden over de werkelijkheid liggen definitief buiten het bereik van de menselijke geest

70 In een notendop De mens in kosmisch perspectief: Van centraal wezen op centrale plek in beheersbaar universum naar ~100 jaar leven in een heelal dat bijna 14 miljard bestaat 1 van de 7.7 miljard niet-zo-speciale mensen die tijd doorbrengt op een planeet rond een wat afgelegen ster naast meer dan 1,000,000,000,000,000,000,000,000 andere sterren In 1 van eindeloos veel heelallen? Het heelal is hyperdynamisch Stervorming, uitdijing, plastische ruimte & tijd Bestaan er exoburen? Cluster van vragen omtrent ons (niet-) weten

71 Slotbeschouwing Onze hersenen hebben de sprong van jagers-verzamelaars naar boeren nog niet helemaal verteerd Intussen haalt de wetenschap in ijl tempo elke zekerheid onderuit Impact wetenschappelijke vooruitgang op ons wereldbeeld is enorm Cultureel, religieus, filosofisch Een mogelijke interpretatie: nihilistisch wereldbeeld: Toeval, doelloze en onttoverde wereld, geen diepere betekenis Tegelijkertijd is hedendaagse wetenschap intrinsiek complex, contraintuïtief, zeer abstract Belang van wetenschapscommunicatie

72 Bedankt voor uw aandacht! Meer info: