Wetenschapsdag 24/10/04 Zoals gebruikelijk, beet voorzitter Jan Voet het spits af met zijn verhandeling over nanotechnologie. Alhoewel niet direct een astronomisch onderwerp, is deze nieuwe ontwikkeling ook voor de sterrenkunde van eminent belang. Thuisblijvers hebben wat gemist. Wat Voet vertelde over dit onderwerp was werkelijk ongelofelijk. Nanotechnologie, de technologie, niet van de millimeter van de miljoenste millimeter! NB: Nano = 1/100.000.000! Apparatuur van de afmeting van slechts enkele moleculen. Het betekent een geweldige vooruitgang èn.. een enorme kostenbesparing. Héél toevallig (maar misschien ook niet) gingen de twee volgende voordrachten over (praktisch) het zelfde onderwerp: De kosmologie oftewel de evolutieleer van het heelal. Echt nieuw was dit onderwerp niet. Op de wetenschapsdag in '96 was dit ook al een onderwerp en in de nummers 28 t/m 37 verscheen in 'VESTA' een 10-delige serie hierover. Maar dit is alweer 15 jaar geleden en de wetenschap staat niet stil. Alleen al aan dit onderwerp zijn elke dag honderden beroepsastronomen bezig! Nieuws genoeg dus. Toch is dit een vrij nieuw onderdeel van de astronomie. Tot aan Einstein, en zeker tot Newton hield (bijna) geen enkele astronoom zich met dit onderwerp bezig. Vanaf Plato gold steevast: Het heelal is zoals het is, zonder begin of einde. Maar Einstein realiseerde zich (wat al niet!) dat tengevolge van de zwaartekracht (neergelegd in zijn algemene relativiteitstheorie uit 1916) het heelal steeds verder moest inkrimpen, wat in strijd was met de realiteit. Zo voerde hij zijn beruchte (en later ook beroemde) hypothese van de kosmologische constante in: Een onbekende 'antizwaartekracht' die een tegenwicht vormde voor de inkrimping. Maar toen kwam Hubble! Aan de hand van roodverschuiving van (verre) sterrenstelsels (1929) concludeerde hij: het heelal zet uit! Maar dit kon Einstein (in 1916) nog niet weten (sterspectra waaruit dus de Hubbleconstante werd bepaald, werden pas sinds 1920 opgenomen) dus zijn onjuiste hypothese zij hem vergeven. Toch noemde Einstein dit de grootste blunder van zijn leven! Maar wat bleek uit latere waarnemingen: De uitzetting van heelal neemt niet af (wat men zou verwachten door de samentrekkende krachten tengevolge van de gravitatie) maar neemt juist toe! Dus er bestaat toch een soort kosmologische constante! De toekomst van het heelal. Door de vaststelling van een steeds sneller uitdijend heelal kwam tevens een einde aan de steeds terugkerende prangende vraag: Gaat de uitdijing eeuwig door (open heelal), komt hij uiteindelijke (na een oneindig lange tijd) tot stilstand (vlak heelal), of zal de uitdijing tenslotte overgaan in een inkrimping (gesloten heelal) waarbij het einde van het heelal gelijk wordt aan zijn begin: een singulariteit, d.w.z. het heelal samengebald tot werkelijk een punt (echt niet voorstelbaar). Deze laatste theorie heeft een bijzonder aspect. Na deze z.g. big crunch zou een volgend heelal opnieuw kunnen beginnen. En misschien is ons (huidige) heelal wel het zoveelste! De leeftijd van het heelal.
Deze wordt berekend uit de z.g. Hubbleconstante, dit is de vluchtsnelheid (in km/s) per mega(=miljoen)parsec. Dus, bij een tweemaal grotere afstand vlieden sterstelsels dus 2 maal zo snel van ons vandaan. NB: 1 parsec = 3,26 lichtjaar. Nu bleek niets zo weinig constant als deze Hubbleconstante! Hubble vond aanvankelijk een waarde waaruit een leeftijd van het heelal van 2 miljard jaar volgde. Maar dit kon eenvoudig niet. Men had voor de oudste sterren al leeftijden berekend van meer dan 10 miljard jaar. De problematiek bij de bepaling van de Hubbleconstante is echter ook niet gering. Alhoewel de vluchtsnelheid (uit de roodverschuiving tengevolge van het Dopplereffect) nauwkeurig te berekenen valt is er ook nog zoiets als de eigenbeweging der sterstelsels. Zo zijn er (nabije) stelsels welke zelfs naar ons toe bewegen! Het grootste probleem vormt echter de bepaling van de afstand van de sterstelsels. Voor 'nabij' gelegen sterren (tot op 100 lichtjaar afstand) kunnen we de parallax (verschilzicht) gebruiken. Deze treedt op tengevolge van de draaiing van de aarde om de zon: na een halfjaar zien we een ster in een iets andere richting. Voor andere sterstelsels als onze Melkweg schiet deze methode te kort: de parallax is iets te gering om nog waar te kunnen nemen. Een oplossing bieden de z.g. Chepheïden. Dit zijn veranderlijke sterren met een constante absolute lichtkracht. Door de waargenomen lichtkracht te meten kan zo de afstand bepaald worden. Maar voor verre sterstelsels zijn deze Chepheïden te lichtzwak geworden om nog waargenomen te kunnen worden. Maar nog niet getreurd. Er zijn z.g. supernova's, dit zijn (reuze)sterren die aan het einde van hun bestaan (in zeer korte tijd) exploderen en daarbij een zo gigantische lichtkracht ontwikkelen, die zelfs meer is dan het gehele stelsel (bestaande uit miljarden sterren!) waarin ze zich bevinden. De supernova's van het z.g. a- type hebben (evenals de Chepheïden) een constante absolute lichtkracht zodat uit de gemeten werkelijke lichtkracht de afstand weer kan worden bepaald. Door steeds nauwkeuriger meetmethoden kon de Hubbleconstante steeds nauwkeuriger worden bepaald. Het woord 'wetenschap' suggereert 'weten' maar niets is minder waar. Er waren twee kampen welke beide de waarheid pretendeerden maar hun Hubbleconstante, en daarmee de leeftijd van het heelal scheelde zelfs een factor twee: 10 miljard jaar en 20 miljard jaar. De waarheid (waarover straks nog) bleek, zoals te verwachten, (ongeveer) in het midden te liggen. Behalve de Hubbleconstante zijn er nog alternatieve leeftijdsbepalingen van het heelal. Zo heeft men uit sterevolutie de leeftijd van de oudste sterren kunnen bepalen: 16 à 18 miljard jaar. Tel daar de tijd bij op dat, na het eerste begin, zich sterren gingen vormen (± 1 miljard jaar) en je bent er. Een derde methode is de radiologische leeftijdsbepaling van sterren. Het principe is de bepaling van het verschil in hoeveelheid radioactieve elementen in het begin van de stervorming en het nu. Uit de halfwaardetijd volgt dan de leeftijd. De meest recente, nauwkeurigste (en betrouwbaarste) leeftijdsbepaling is gedaan aan de hand van de achtergrondstraling. De achtergrondstraling. Deze werd al besproken in VESTA nr. 32 (nov.'87). Dit relict uit het prille begin van het heelal vormde dé bevestiging van oerknaltheorie. Maar.. er was toch een probleem. Deze achtergrondstraling bleek geen enkele variatie in zijn temperatuur (ongeveer 2,73 K) te vertonen: nog geen tienduizendste graad verschil.
Een volkomen egaal heelal zou geen mogelijkheid bieden tot stervorming ten gevolge van samenklontering van materie! Maar, zoals reeds eerder opgemerkt, de wetenschapper zit niet stil. In november '89 werd de COBE (COsmic Background Explorer) gelanceerd in een cirkelvormige baan op 900 km hoogte om de polen. Tevens werd tijdens de jaarwisseling '89-'90 de z.g. Boomerang-ballon op Antartica opgelaten. Deze verbleef 10 dagen op 35 km hoogte daar. Zowel COBE als de ballon hadden apparatuur aan boord om microgolf en infrarode achtergrondstraling zeer nauwkeurig te meten. Er bleken inderdaad temperatuurvariaties (van 17 en 14,5 miljoenste K!) op te treden. Daaruit kon een z.g. anisotropiecurve opgesteld worden. Dit is een grafiek waarbij temperatuurverschillen uitgezet worden tegen de detailgrootte (uitgedrukt in graden). Het voert te ver om hier uitgebreid op in te gaan maar gelooft U mij, deze curve was een goudmijn voor de astronomen. Eén van de belangrijke resultaten was de vaststelling van een z.g. inflatieperiode: een zeer kortstondige extra uitdijing in het prille begin van het heelal. Als opvolger van de COBE is eind 2000 de MAP (Microwave Anisotropie Probe) gelanceerd. Belangrijkste resultaat: Het heelal is 13,7 miljard jaar oud! Donkere materie en donkere energie. In VESTA nr. 39 (maart '90) werd al gerept over de z.g. donkere materie, dit is de materie die zich in het heelal moet bevinden maar niet direct waarneembaar is doordat ze geen enkele straling uitzendt. Indirect is ze aangetoond uit de bewegingen van sterren en stelsels die door materie ten gevolge van de gravitatie beïnvloed wordt. Ook met behulp van z.g. gravitatielenzen is donkere materie aangetoond. Licht (van bv een verre quasar) wordt afgebogen door sterstelsels welke zich er precies voor bevinden. De afbuiging blijkt sterker dan uit de waarneembare massa van het stelsel zou moeten volgen. Behalve deze makrogravitatielenzen zijn er ook z.g. mikrogravitatielenzen: kleine zwarte gaten (uit de begintijd van het heelal) welke zich in de halo van ons melkwegstelsel bevinden. Deze buigen sterlicht (van er achterstaande sterren) af. Deze donkere materie is ook van belang voor de (verandering in) uitzettingssnelheid (van het heelal): hoe meer materie, hoe sterker de aantrekkende kracht hoe meer zal de uitzetting vertraagd worden en is (was) ook beslissend voor de vraag: is het heelal open, vlak of gesloten? Als mogelijke kandidaten voor donkere materie worden (naast zwarte gaten, bruine en witte dwergen, stof- en gaswolken, neutrino's) ook z.g. WIMP's (Weakly Interacting Material Particles) genoemd: deeltjes welke geen enkele interactie met 'normale' materie vertonen. Donkere energie is in feite nog geheimzinniger. Deze wordt verantwoordelijk gesteld voor de versnelde uitdijing waarbij de kosmologische constante van Einstein weer van stal werd gehaald. Resultaten van de meest recente waarnemingen (van bv de MAP) duiden op slechts 5 % zichtbare materie, 30 % donkere materie en 65 % donkere (vacuüm)energie. Alternatieve heelalmodellen. Naast de oerknaltheorie was er de z.g. Steady State theorie van Hoyle. Volgens deze theorie heeft het heelal altijd bestaan, het dijt wel uit maar er wordt voortduren nieuwe materie aangemaakt. Deze theorie is nu wel door alle astronomen verlaten op één uitzondering na: Halton C. Arp.
Arp was een verdienstelijk astronoom o.a. door de uitgifte van zijn 'Atlas of peculiair galaxies (1967). Om de roodverschuiving kon hij niet heen. Daar had hij echter een heel ander inzicht over: In 1963 werden de z.g. quasars ontdekt, sterachtige objecten met een enorme roodverschuiving die dus zeer veraf (miljarden lichtjaren) moesten zijn. Min of meer toevallig 'bevonden' zich veel quasars in dezelfde richting als (minder verre) stelsels (met dus minder roodverschuiving). Arp beweerde dat deze quasars zich in deze stelsels bevonden. De (veel) grotere roodverschuiving zou veroorzaakt worden door een bijzondere materie-eigenschap. Zou Arp gelijk hebben, dan stond de hele oerknaltheorie op losse schroeven. Wat bleek? Wetenschappers (en ook astronomen) zijn niet zo zuiver en integer als men misschien wel zou denken. Afgunst, ambitie en achterdocht spelen vaak een rol (in plaats van echte nieuwsgierigheid). Wil je het ver schoppen? Houd een aantal regels in ere!: Wees diplomatiek, denk aan je sponsors, twijfel je, wees het eens met de meest intelligenten en/of de meerderheid. Schop geen 'heilige huisjes' om. Met Arp liep het slecht af, hij werd geboycot, zijn artikelen werden niet meer gepubliceerd. Waarneemtijd aan grote telescopen werd hem onthouden. Tot slot twee vragen: wat was er vóór de oerknal en hoe ziet de verre toekomst er uit? Vragen die in wezen niet exact te beantwoorden zijn: er rest hier slechts speculatie. Wat was er vóór de oerknal? Het antwoord zal U teleurstellen. Voor de leek een prangende vraag, geen kosmoloog die zich erover druk zal maken. Het heelal ontsproot uit een singulariteit, daarvóór was er geen ruimte en (dus) geen tijd. (Dit alles volgt uit de -voor de leek-zeer moeilijke algemene relativiteitstheorie waarin de begrippen ruimte en tijd onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn: Geen ruimte; geen tijd. Er is wel een ander wezenlijk probleem voor de theoretici. De algemene relativiteitstheorie geldt voor het heelal (dus in het groot), de kwantummechanica geldt voor superkleine afmetingen (op atomaire schaal). Deze twee theorieën zijn (tot nu toe) onverenigbaar gebleken. Men werkt al geruime tijd aan de GUT (Grand Unified Theorie), een z.g. theorie van alles, ook wel snaartheorie genoemd, een veelbelovend theorie, maar nog lang niet af. [zie ook VESTA nr. 62] Ze is zuiver theoretisch, speculatief en ook niet verifieerbaar. Ze werkt niet met puntdeeltjes (zoals elektronen en quarks) maar met zéér kleine elastiekjes, z.g. snaren. Er zijn 11 dimensies waarvan 7 'opgerold'. De overigen zijn de drie ruimte- en één tijdsdimensie.
Er zijn twee scenario's: I. Aan de huidige kosmos ging een gespiegeld pre-heelal vooraf. II. We leven in een z.g. ekpyrotisch heelal. Er is een 5 dimensionaal 'moederuniversum' met parallelle 4-dimensionale 'zusterheelallen' (z.g. branen). De oerknal is een botsing tussen twee heelallen. Kunt U het nog volgen? Ik niet tenminste. Er zijn ook diverse fysici die deze snaartheorie zien als metafysisch èn oncontroleerbaar gepraat. Zal de voor 2007 geplande Plancksatelliet uitkomst brengen? De verre toekomst. Ook deze ziet er zeer speculatief (en uiteraard oncontroleerbaar uit. In '95 werd een computer aan het werk gezet. Deze werkte zeer lange tijd (en zou nu nog steeds doorgaan indien we van een eeuwig uitdijend heelal uitgaan). Men is doorgegaan tot een leeftijd van 10 tot de macht 194 (een 1 met 194 nullen!) jaar. Er is een verdeling gemaakt in vijf tijdperken: NB: D is de macht van 10 (in jaren). De uitkomst voor de twee eerste perioden kwam overeen met wat we al 'wisten'. Periode I -50 (= 10-43 s) < D < 5 (= 100.000 jaar) [zie ook VESTA nr. 31 juli '87)] D = -50 Oersoep, straling (fotonen) en deeltjes (quarks, elektronen met hun antideeltjes) D = -40 Inflatie (tgv vacuümenergie) Quarks reageren tot nukleonen. Voortdurende annihilatie en creatie van materie en antimaterie. D = -13 (33s) Slechts annihilatie. Door expansie dus afkoeling hebben fotonen onvoldoende energie voor creatie. Op elke 30 miljoen antimateriedeeltjes is er één extra materiedeeltje! Dwz op elk (materie)deeltje zijn er nu 30 miljoen fotonen (welke later de achtergrondstraling zullen vormen). De totale energie van het heelal wordt voor > 99,9 % door de achtergrondstaling vertegenwoordigd! Protonen reageren (tgv kernfusie) tot de (lichte) elementen D, He, Li, Be en B. 3 min. Door verdergaande afkoeling kunnen er geen zwaardere elementen meer ontstaan. D = (+)5 (100.000 jaar) Vorming van atomen. Heelal wordt doorzichtig. Periode II 5 < D < 15 [Ook dit verhaal is bekend] 5 < D < 13 ( ± 13 miljard jaar, het heden dus) Vorming sterren, clusters, superclusters, zwarte gaten, quasars. Er zijn nu ± 30 miljard stelsels met elk ± 100 miljard sterren. NB: Hoe meer massa de ster, hoe korter de levensduur. (Zeer) zware sterren: >= 10 miljoen jaar. Middelzware sterren: (zoals onze zon) 10 miljard jaar. (Zeer) lichte sterren: Rode/bruine dwergen: >= 10 biljoen jaar. 13 < D < 15 De 'nabije' toekomst. Tussen nu en 1000 miljard jaar zullen alle (lichtgevende) hemellichamen doven.
De zéér verre toekomst Periode III 15 < D < 40 D = 15 In een pikdonker heelal bestaat slechts zg 'ontaarde' materie d.w.z. geen atomen maar uitsluitende dicht opeengepakte materie bestaande nucleonen en elektronen Bruine/witte dwergen, neutronensterren en zwarte gaten. Hoe nu verder? Het meest onwaarschijnlijke kan gebeuren (als je maar lang genoeg wacht): botsingen van dwergen leveren (lichtgevende) stervorming. In donkere materie bevinden zich o.a. z.g. WIMP's (Weakley Interacting Material Particles). Ze kunnen zich aan dode sterren hechten, elkaar vernietigen en daarbij wat energie geven. D = 30 Protonen (niet stabiel) vallen uiteen in positronen en 'straling'. Alles 'verkruimelt' (verdwijnt). Er resteren slechts zwarte gaten. [Voor zwarte gaten, zie VESTA nr 51, 53, 55, 56 en 58] Periode IV 40 < D < 100 Zwarte gaten gaan 'verdampen'. NB: In 1974 had Hawking berekend dat ook zwarte gaten 'straling' kunnen uitzenden en daardoor energie verliezen [VESTA 58] NB: Grotere zwarte gaten (met meer massa dus) zijn kouder, verdampen langzamer en 'leven' dus langer. Het zwarte gat eindigt in een zware explosie (miljarden malen sterker dan de bom op Hiroshima). NB: Zoals bekend(?) zijn er drie typen zwarte gaten: I. 'licht', uit oertijd heelal. Ze bevinden zich o.a in de halo van ons melkwegstelsel. II. middelzwaar. Resten van zeer zware sterren, overblijfsel van een super/hypernovaexplosie. Leeftijd: D = 65 III. zwaar. Kern van een sterrenstelsel. Leeftijd: D = 98. Periode V D > 100 Er resten slechts electronen en positronen. Door de steeds verder (en sneller) gaande uitdijing zijn deze zéééér groot geworden: ze hebben een afmeting van 10 194 x de afmeting van ons huidige heelal. Lust je nog peultjes? SATURNUS In dit VESTA nummer zullen we aandacht besteden aan de planeet Saturnus, vanwege de Cassini-Huygensmissie. 14 januari 2005 zal de Huygenssonde landen op Saturnus grootste maan Titan. Nog nooit is zover van hier een landing gepland! Maar eerst iets over de planeet zelf. Deze was, met de planeten Mercurius, Venus, Mars en Jupiter één van de vijf planeten (allen genoemd naar Grieks/Romeinde goden of godinnen) al in de oudheid bekend. Met zon en maan gaven deze vijf planeten de namen aan onze 7 dagen van de week. Van Saturnus (tevens god van de landbouw) is onze zaterdag afgeleid. Al in 1610, direct na de uitvinding van de kijker, (VESTA nr. 67) ontdekte Galileï de ring. In 1675 nam Cassini waar dat deze uit 2 delen bestond. Daarvoor had Huygens in 1655 al de (grootste) maan Titan ontdekt. Het aantal manen is sindsdien gestaag uitgebreid.
Begin 20e eeuw waren al 10 manen bekend. Het huidige aantal ligt boven de 30, waarvan de 18 grootsten een eigen naam hebben. Heeft U Saturnus al eens door een kijker bekeken? Vast wel. [Zelf vond ik het aanschouwen van de ringen één van mijn grootste sensaties ooit!] NB: Voor technische details van de planeet Saturnus zie bijlage I. De planeten van ons zonnestelsel zijn in te delen in twee groepen: De betrekkelijk kleine 'aardse' planeten Mercurius, Venus, Aarde en Mars, bestaande uit vaste stof; En de 'reuzen'planeten Jupiter,Saturnus, Uranus en Neptunus, allen met een samenstelling, nagenoeg gelijk aan onze zon: 83% waterstof, 15 % helium en 2 % 'zwaardere' elementen. Ze hebben dan ook geen vast oppervlak. En mocht U gedacht hebben dat alleen Saturnus een ring(systeem) had, dan vergist U zich. Ook de drie anderen blijken (meerdere) ringen te bezitten! Pluto valt er buiten. Het is in feite ook geen echte planeet maar eerder een (vrij groot) lichaam van de z.g. Kuipergordel, een soort halo van grotere en kleinere brokstukken rond om ons zonnestelsel. Saturnus, aanvankelijk alleen vanaf de aarde (met steeds grotere telescopen) bekeken, werd later (vanaf '80) ook door de HST bestudeerd. De ruimteschepen Pionier 11 (in '75) en de Voyagers 1 en 2 (in '80 en '81), die een zg fly-by langs de planeet maakten, leverden ook een schat aan gegevens. Hieronder (in het kort) de resultaten van al deze observaties. De planeet zelf. Saturnus draait in (bijna 30 jaar) om de zon en in (ruim) 10 uur om zijn as. Door deze snelle omwenteling is er dan ook van een behoorlijke afplatting sprake. Het ringensysteem (loodrecht op de draaiingsas) maakt een hoek van 27 graden met het draaiingsvlak om de zon. Er zou dus, evenals op aarde, sprake moeten zijn van seizoenen. Maar doordat de afstand tot de zon 10 x die van de aarde (tot de zon) is, ontvangt ze slechts 1 % van het aardse zonlicht. Wel is de (oppervlakte)temperatuur (- 150 K) hoger dan verwacht, wat zou wijzen op een leeftijd van 2 miljard jaar. Dit kan natuurlijk niet waar zijn, de planeet is gelijk met de rest van ons zonnestelsel 4,5 miljard jaar geleden ontstaan. Aardse proeven met laserstralen aan vloeibaar waterstof, waarbij enorm hoge drukken ontstaan (500.000 atmosfeer), wezen op een 'faseovergang' waarbij metallisch waterstof ontstaat welke warmte kan opslaan. Daar Saturnus voor bijna 90% uit waterstof bestaat lijkt dit de oplossing voor het raadsel van de 'hoge' temperatuur. Het oppervlak van Saturnus is, evenals dat van de andere 'reuzen'planeten Jupiter, Uranus en Neptunus (en onze zon) niet vast. Een landing erop zal dus niet mogelijk zijn, maar wel op hun manen! (waarover straks). Er kunnen hevige stormen woeden welke zichtbaar worden doordat de bijbehorende wolken door de bovenste mist- en nevellagen heendringen. Ook is (door Voyager 2) een zeshoekige straalstroom waargenomen. Het ringsysteem Het ontstaan van een ringsysteem kan het gevolg zijn geweest van een heftige botsing. Ook is er de bepaalde afstandslimiet van Roche waarbinnen satelieten door getijdekrachten uit elkaar gerukt kunnen worden.
Cassini had al in 1675 een scheiding waargenomen, dus twee concentrische ringen. Later bleken er veel meer ringen te bestaan (w.o de E-, F- en G-ring). In feite bestaat ze zelfs uit vele duizenden subringetjes, gescheiden door heel smalle stroken zonder materiaal (zwarte groeven). Uit snelheismetingen m.b.v. van het Dopplereffect) aan binnen en buitendelen van de ring bleek dat de binnendelen juist sneller bewegen dan de buitendelen. Hieruit volgde ondubbelzinnig dat de ring uit vele kleine deeltjes moest bestaan. Uit spectroscopische waarneming blijkt dat de ringen voornamelijk uit (water)ijsdeeltjes zijn opgebouwd. De (enigzins variabele) dikte van de ringen bleek steeds minder te worden. De eerste metingen wezen op ruim honderd kilometer. De laatste op slechts enkele honderden meters! Verklein de ring tot de oppervlakte van een voetbalveld en deze is dan een honderste milimeter dik! Het steeds dunner worden van de ring zal het gevolg van verdamping zijn en de levensduur wordt nu geschat op enkele tientallen miljoenen jaren. De manen De grootste maan Titan is ongeveer even groot als Mercurius. Het aantal is gestaag toegenomen. Omstreeks 1950 waren er dat ongeveer 10, nu kent men 18 'officiële' manen, elk met een eigen naam. Het aantal neemt nog steeds toe. In 2000 alleen al werden er 10 nieuwe ontdekt. Het aantal is nu ruim dertig. In 2000 kruisde de aarde het vlak van de ring (dit gebeurt ongeveer 1 x maal in de 15 jaar) dus toen was de ring (nagenoeg) onzichtbaar. Dit is dus een ideaal moment om naar nieuwe maantjes (diameter van enkele tientallen km's) te speuren: er is dan geen storend licht van de ringen. De aanwezigheid van mogelijke maantjes wordt in eerste instantie afgeleid uit bepaalde storingen in het ringenpatroon. De maantjes verblijven meestal in- of vlak buiten de ring. Door een ingewikkeld patroon van gravitatiekrachten tussen een maantje en de ringdeeltjes (nog niet geheel begrepen) zorgt dit maantje ervoor dat de deeltjes in de ring blijven. Ze worden dan ook wel 'herdermaantjes' genoemd. Titan en het Cassini-Huygens project. 15 oktober 1979 werd de Cassini met aan boord de schotelvormige meetsonde Huygens, gelanceerd. De Cassini zal vanaf juli dit jaar ongeveer 4 jaar rond Saturnus wentelen. 25 december zal de Huygenssonde het moederschip Cassini verlaten om op 15 januari op Titan te landen. De 7 m hoge Cassini is de zwaarste (5,7 ton) ruimtesonde, ooit gelanceerd en tevens de duurste verkenner (2 miljard dollar). Toekomstige ruimtesondes zullen een stuk goedkoper moeten zijn! Waarom dit alles zult u zich afvragen? Net zoals de vele missies naar Mars (afgelopen jaar) is ook nu het doel: het vinden van eventuele levensvormen op de maan Titan, een van de weinige manen (in ons zonnestelsel) met een atmosfeer, bestaande uit 95 % stikstof en verder voornamelijk methaan (en ethaan?). Met een druk aan het oppervlak van 1,5 atmosfeer en een temperatuur van -180 K gelijkt ze enigzins op de 'oersoep' van de aarde in zijn begintijd. De temperatuur is welliswaar veel lager maar ook op aarde zijn levensvormen onder extreme omstandigheden aangetoond. In het Vostok-meer op de Antarctica zijn onder een ijslaag van 4 km dik (met bijbehorende druk) micro-organismen aangetroffen. Ook zijn op de oceaanbodem in 'hydrothermical vents' onder extreme hitte en druk sporen van leven aangetroffen.
In de route van de Cassini zijn twee 'fly-by's langs Venus, en een fly-by langs de aarde (op 500 km hoogte) en Jupiter opgenomen. Dit is een reeds eerder gebruikte techniek om een sonde, zonder al te veel energie, de benodigde snelheid te geven om zijn doel te bereiken. Aan boord bevinden zich drie zogeheten RTG's (Radioisotoop Thermoelectric Generators) welke, in de vorm van het oxide, 33 Kg van het radioactive isotoop Plutonium-238 bevatten. Dit is een alphastraler welke de energie levert voor het instrumentarium (dus niet voor de voortstuwing). Dit systeem is weliswaar peperduur maar de gebruikelijke energielevering door middel van zonnecellen is niet bruikbaar door de grote zonsafstand. Dit Plutonium is extreem gevaarlijk bij inademing (groot risico op longkanker). Een halve kilo is in staat de gehele wereldbevolking om zeep te helpen! Hierdoor ontstond bij milieufreaks grote onrust. Niet alleen bij een mislukte lancering, ook bij een ongeluk tijdens de fly-by langs de aarde, was de ramp niet te overzien. Deskundigen rekenden echter voor dat, door extreme veiligheidsmaatregelen de kans op een ramp minder dan een miljoenste % was. [Op dit moment zijn deze griezelige momenten inmiddels achter de rug!] Gelukkig voor de wetenschap is de missie desondanks doorgegaan. Titan Wat weten we (tot nu toe) over Titan en wat zijn de vooruitzichten bij de geplande landing? De atmosfeer van Titan (diameter 5150 km) bestaat voor 95% uit stikstof. De druk aan het oppervlak is 1,5 atmosfeer en de temperatuur - 180 K. Titan is het enige hemellichaam met een ondoordringbare nevel/mist op 60 à 80 km hoogte. Optisch valt er dus niets bijzonders waar te nemen, maar met IR telescopen lukt het door de mist heen te kijken. Er blijken zich methaanwolken onder te bevinden op 27 km hoogte. Terwijl op aarde het wolkendek ± 50% bedekt is dat op Titan slechts 0,5 %. Tijdelijk kan dit oplopen tot 5 à 7 % maar de wolken bleken na 2 uur al weer verdwenen. Dit zou door 'uitregenen' veroorzaakt kunnen worden. De concentratie methaan is 33 x de waterdampconcentratie op aarde. Uit radarmetingen bleek een vrij vlak oppervlak. Afgelopen oktober heeft de Cassini -met behulp van een z.g. adaptieve optisch systeem - zeer scherpe IR opnamen gemaakt waarop lichte en donkere plekken te zien waren. Deze donkere plekken kunnen wijzen op ijsachtige landmassa's en de lichtere op een vloeibare methaanzee. Het zijn slechts veronderstellingen maar meer zekerheid hierover is toch heel belangrijk in verband met de a.s. landing van Huygens op 15 januari! Plonst deze in een methaanzee of komt ze op een harde ondergrond? Met een landingssnelheid van 5m/s is het de vraag of hij deze crash doorstaat! Bijlage I. Gegevens betreffende Saturnus: Teken: Omloopstijd: 29 j 167,2 d. Gem. afstand tot de zon: 1,428 10 9 km Doorsnede a.d. evenaar: 120.600 km Dichtheid 0,7 g/cc (water = 1) Aantal manen: 18 officiëel, totaal (nu) 35. In de volgende aflevering van VESTA leest U de laatste nieuwtjes over de Cassini-Huygens missie. Verder iets over ruimtemissies naar andere objecten in ons zonnestelsel. Heiloo november 2004 Jaap Kuyt