Enkele markante feiten uit een halve eeuw sterrenkunde en ruimtevaart: de jaren 2000-2017

Een halve eeuw MIRA staat ook voor heel wat markante feiten in de loop van ruim een halve eeuw sterrenkunde en ruimtevaart.

Hier deel 3 over de jaren 2000-2017.

De jaren 2000

Van bij het begin stond het nieuwe millennium in het teken van enkele ruimtevaartmissies, die voor de verdere ontwikkeling van de kosmologie zeer belangrijk zouden worden. Het begon reeds op 30 juni 2001 met de lancering van de Amerikaanse satelliet WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Deze satelliet had, net als zijn voorganger COBE in 1989, de bijzondere opdracht minieme temperatuurfluctuaties van de kosmische achtergrondstraling in kaart te brengen. Het werd een groot succes. Begin 2003 publiceerde de NASA een ondertussen beroemd geworden foto, waarop men tot op een nauwkeurigheid van een miljoenste van een graad de geringe temperatuurverschillen kon zien in het jonge heelal, toen 380.000 jaar oud.

De gegevens van de WMAP leerden ons niet enkel hoe sterren konden ontstaan uit die geringe temperatuurverschillen, maar ze openbaarden ons ook met een grote nauwkeurigheid de ouderdom van het heelal. Ons heelal zou - met een foutenmarge van slechts één procent!- 13,7 miljard jaar geleden ontstaan zijn. WMAP verschafte ons ook een beter inzicht in de kritische dichtheid van het heelal, zo bepalend voor zijn toekomst, en bracht een bevestiging van de inflatietheorie van Alan Guth, die onmisbaar is om de Bigbangtheorie van Lemaître te begrijpen. In oktober 2010 kwam er een einde aan deze zeer succesvolle ruimtemissie toen de sonde in een baan om de Zon werd geplaatst.

Acht jaar later, op 14 mei 2009, bracht een Ariane 5-raket tegelijkertijd de twee Europese ruimteobservatoria Planck en Herschel in een vast punt boven de Aarde. De Plancksatelliet kon met een nog grotere nauwkeurigheid de minieme temperatuurverschillen opsporen van de fossiele achtergrondstraling van het prille heelal en bracht ons zo een bevestiging van de resultaten die de WMAP ons al bezorgd had. Van zijn kant maakte de Herschelsatelliet infrarode beelden van verre sterrenstelsels en gaf ons zo een beter inzicht in de manier waarop deze gevormd worden. In 2013 werden zowel de Planck- als de Herschelsatelliet na het beëindigen van hun missie in een heliocentrische baan geplaatst.

In 2004 was het de beurt aan de Europese sonde Rosetta om een lange ruimtereis aan te vatten. Rosetta vertrok op 2 maart van dat jaar naar de komeet Churymov-Gerasimenko. Deze kleine komeet, die in 1969 ontdekt werd, draait om de 6,5 jaar rond de Zon. Rosetta bereikte na een reis van 10 jaar haar bestemming in 2014, en had daarbij een afstand van ongeveer 8 miljard km afgelegd. Eenmaal aangekomen werd ze dan gedurende 2 jaar de trouwe metgezel van de komeet in haar tocht rond de Zon. Ze verrichtte onderzoek naar de veranderingen die zich in de komeet en in haar staart voordeden bij het naderen van de Zon.

Rosetta had in haar ruim ook de kleine lander Philae aan boord. Die maakte zich op 12 november 2014 los van Rosetta en landde op de komeet. Een gecontroleerde landing van een ruimtesonde op een komeet was voor het eerst in de geschiedenis een feit! Ook Philae stuurde ons tot juli 2015 gedetailleerde foto's van het komeetoppervlak. Aan de Rosettamissie zelf werd op 30 september 2016 definitief een einde gesteld toen het ruimtetuig op haar beurt een geslaagde landing maakte op de komeetkern.

Het nieuw millennium luidde ook een nieuw tijdperk in voor het ruimteonderzoek in China. In oktober 2007 stuurden ze hun eerste observatiesatelliet, de Chang'e 1, naar de Maan. Nadat de satelliet succesvol in een baan rond de Maan was geplaatst, stuurde hij ons als primeur gedetailleerde 3 D- foto's van het Maanoppervlak. Chang'e 1 onderzocht ook de chemische samenstelling van het maanoppervlak en de impact van de zonneactiviteit op de Maan. Na het beëindigen van zijn missie stortte de sonde in maart 2009 op de Maan neer. Na de Chang'e 1 was het op 1 oktober 2010 de beurt aan de Chang'e 2 om de ruimte ingestuurd te worden. Beide sondes hadden parallelle doelstellingen.

Na de ontdekking van de eerste exoplaneten in de jaren negentig van de vorige eeuw ontwikkelde de NASA het Kepler Space Observatory. Dit ruimte-observatorium, dat in 2009 gelanceerd werd, had als opdracht aardachtige planeten rond sterren op te sporen. Met zeer gevoelige instrumenten werden kleine variaties in de helderheid van sterren opgespoord. In vier jaar tijd had Kepler ongeveer 150.000 sterren onderzocht en werden meer dan duizend exoplaneten ontdekt. Sinds deze Kepler-missie is men er min of meer van overtuigd dat planeten rond sterren eigenlijk gemeengoed zijn. De satelliet werd in 2013 officieel buiten werking gesteld, maar de ontvangen gegevens worden nog steeds geanalyseerd.

Zeer belangrijk was ook de tweeledige ruimtesonde Cassini-Huygens, die als opdracht had meegekregen de planeet Saturnus en zijn manen te bestuderen. De ruimtesonde was in oktober 1997 gelanceerd en bereikte na een reis van zes jaar op 1 juli 2004 Saturnus. De ruimtesonde had onderweg wel reeds enkele andere opdrachten uitgevoerd. Het onderzoek van de hoofdsonde Cassini was vooral gericht op de planeet zelf, de ringen en enkele van de manen. Cassini ontdekte ook nog drie nieuwe maantjes van Saturnus die intussen Methone, Pallene en Polydeuces als namen kregen.

De taak van de hulpsonde Huygens bestond er vooral in om de grote maan Titan te onderzoeken. Met dit doel ontkoppelde de ruimtesonde Huygens zich op 24 december 2004 van het moederschip Cassini en daalde af naar de atmosfeer van Titan. Het toestel maakte er op 14 januari 2005 een zachte landing. Het was meteen ook het eerste bezoek van de mensheid aan Titan, die nog een vrij grote onbekende was. Tijdens de afdaling en vanop het oppervlak van Titan maakte Huygens foto's. Alle informatie werd vervolgens via Cassini doorgestuurd naar de Aarde. Het onderzoek van Titan was bijzonder belangrijk omdat er op deze maan organische stoffen ontdekt werden die ook op Aarde aanwezig waren bij het ontstaan van het leven.

Op 26 november 2011 werd het Mars Science Laboratory (MSL) naar onze rode buurplaneet gelanceerd. MSL is beter gekend als Curiosity, die de naam is van de meegestuurde rover. De duurtijd van de missie werd oorspronkelijk op 1 Marsjaar vastgesteld, wat overeenkomt met ongeveer 2 aardse jaren. Curiosity maakte op 6 augustus 2012 een zachte landing in de Gale-krater, een geschikte plaats op de planeet om naar sporen van eventueel vroeger leven te zoeken. Curiosity beschikt over een autonomie van 20 km en kan hellingen met een stijgingspercentage van vijfenveertig graden oprijden. Curiosity heeft met zijn wetenschappelijk materiaal en zijn computers aan boord uitgebreide analyses van bodemmonsters verricht. De eerste foto's werden op 27 september 2012 naar de Aarde gestuurd en daaruit bleek dat er op Mars ooit water moet hebben gestroomd.

Men kan dit project niet los zien van toekomstige bemande vluchten naar Mars. De rode planeet vertoont immers in vele opzichten gelijkenissen met de Aarde en bekleedt dan ook een favoriete plaats in de zoektocht naar planeten waar mensen in de toekomst naartoe zouden kunnen emigreren.

In 2006 werden we verplicht om onze definitie van planeet bij te schaven. Door de ontdekking van steeds maar meer hemelobjecten in ons zonnestelsel werd ook de nood groter om wat meer klaarheid te scheppen in de classificatie ervan. Daarom besliste de Internationale Astronomische Unie in 2006 om voortaan een nieuwe categorie in te voeren, die van de zogenaamde dwergplaneten. Officieel zijn dwergplaneten hemelvoorwerpen van ons zonnestelsel, die te klein zijn om de naam planeet te krijgen maar anderzijds ook te groot om als een gewone planetoïde bestempeld te worden. Het meest opvallend hierbij is dat Pluto tot de status van dwergplaneet werd gedegradeerd en dat hemelobjecten als Ceres, Haumea, Eris en Make Make officieel erkend werden als dwergplaneten. De lijst van dwergplaneten is zeker nog niet afgesloten.

Op 19 januari 2006 lanceerde de NASA New Horizons, de eerste onbemande ruimtesonde voor een zeer verre reis naar de dwergplaneet Pluto en haar maantjes. Na een lange reis langs de meeste buitenplaneten benaderde de sonde Pluto het dichtst in juni 2015. Zij overvloog toen de dwergplaneet vanop een afstand van 12.500 km. Voor het eerst in de geschiedenis ontvingen wij detailfoto's van Pluto, die in 1930 ontdekt was door Clyde Tombaugh. Voor een missie naar Pluto was wel een strikte timing nodig. Pluto beschrijft immers in ongeveer 248 jaar een uitgesproken excentrische baan om de Zon. En zo komt het dat het object zich sinds 1989 weer voor een lange tijd verwijdert van de Zon. Bijgevolg worden de afstanden naar Pluto te groot en kunnen nog moeilijk overbrugd worden.

Na haar bezoek aan Pluto zette de ruimtesonde vervolgens koers naar een ander Kuipergordelobject, 2014 MU69. Om dit object te bereiken moet eerst nog wel een afstand van anderhalf miljard kilometer overbrugd worden. Als alles naar wens verloopt zal New Horizons , na een reis van meer dan drie jaar, 2014 MU69 begin 2019 bereiken. In 2025 zou dan een einde gesteld worden aan de New Horizons missie. Dan wordt immers de limiet van de Kuipergordel bereikt. Berichten tussen New Horizons en de Aarde zijn ten andere nu reeds meer dan veertig uur onderweg, wat bijvoorbeeld problemen om koerscorrecties uit te voeren er niet eenvoudiger op maakt.

September 2015. Honderd jaar na de algemene relativiteitstheorie van Einstein, werden voor het eerst zwaartekrachtgolven van op de Aarde waargenomen. Deze golven waren voorspeld door Einstein maar zijn zeer zwak en dus moeilijk waar te nemen. Om deze golven waar te nemen werd het gedrag bestudeerd van twee zwarte gaten die zich op een afstand van 1,5 miljard lichtjaar bevinden en op het punt stonden samen te smelten. Bij dergelijke fusie gaat massa verloren die omgezet wordt in gravitatiegolven en deze golven heeft men op Aarde met behulp van gesofistikeerde apparatuur kunnen waarnemen. De resultaten werden na grondige studie in februari 2016 bekend gemaakt. Het was een nieuwe bevestiging van de algemene relativiteitstheorie.

In de jaren zestig van de vorige eeuw begon ons verhaal met de veronderstelling door twee Belgische geleerden, François Englert en Robert Brout, van het bestaan van een Higgsveld. Een halve eeuw later, in 2013, werd experimenteel het bestaan bevestigd van het Higgsdeeltje dat bij dit veld hoort. Ondertussen was Robert Brout reeds overleden. Enkel François Englert en Peter Higgs zouden de Nobelprijs ontvangen voor deze zeer belangrijke ontdekking. Dankzij dit deeltje kan de fysica nu eindelijk verklaren waarom het universum, en dus ook wij, uit materie bestaat en niet uitsluitend uit energie.

Zeer recent nog viel er vanuit Nederland belangrijk nieuws te rapen over de belangrijkste kracht uit de natuur, de zwaartekracht. Erik Verlinde publiceerde eind 2016 een revolutionair nieuwe theorie over de zwaartekracht. Voor hem is de zwaartekracht niet langer dat geheimzinnig iets dat volgens Einstein kan uitgelegd worden als een uiting van de gekromde ruimtetijd. Voor Verlinde bestaat de zwaartekracht uit kleine informatieblokjes die op microscopisch vlak zijn opgeslagen. Verlinde is ervan overtuigd dat hij met zijn nieuwe zwaartekrachttheorie een verklaring zal vinden voor de ontbrekende geheimzinnige massa van het universum, die wij donkere materie en donkere energie noemen. Die ontbrekende massa, die 95 procent van het universum uitmaakt, is vandaag een van de belangrijkste problemen van de astronomie.

Is de theorie van Verlinde juist? Revolutionair is ze zeker, maar de toekomst zal de juistheid ervan moeten uitwijzen. Ook vandaag dus, na alle successen van de laatste decennia, is het einde van onze kennis op het gebied van sterrenkunde en het heelal verre van bereikt…

Tekst: Emile Beyens, 10 februari 2017