Sterrenhopen

Jota!

1072844051
Vergroten
1072844051

Wie door een telescoop naar de kosmos kijkt, ziet een ogenschijnlijk statisch geheel. Zichtbare veranderingen duren veel langer dan een mensenleven en zullen we nooit met eigen ogen aanschouwen. De ontwikkelingen zijn echter wel te berekenen...

Sterren van de toekomst
De formules voor die berekeningen zijn al honderden jaren bekend. Het zijn de gewone wetten van de zwaartekracht. Alleen vereist het een enorme rekencapaciteit, want het gaat om miljoenen sterren die allemaal op elkaar van invloed zijn. Simon Portegies Zwart, als academieonderzoeker verbonden aan de Universiteit van Amsterdam, houdt zich daarmee bezig. Voor de berekening kan hij beschikken over de snelste computer ter wereld: de GRAPE 6 in Japan. Daarmee simuleert hij het gedrag van sterrenhopen: grote groepen sterren bij elkaar die door hun onderlinge aantrekkingskracht een geheel vormen.

Beperkt beeld
Sterrenkundigen hebben een nogal eenzijdige kijk op het universum. Hun afbeeldingen zijn over het algemeen niet meer dan een momentopname en ze zijn tweedimensionaal. De beperkingen van dat perspectief kunnen we goed zien, als we de zon observeren. Dat hemellichaam verandert elke dag, maar een foto brengt die beweeglijkheid niet in beeld. Met behulp van computerberekeningen kunnen we dit statische beeld veranderen in een werkelijk bewegende driedimensionale wereld. De resultaten van die berekeningen kunnen vervolgens worden geprojecteerd in een virtuele reële wereld, die we vervolgens echt kunnen waarnemen en analyseren.

Simon Portegies Zwart onderzoekt groepen met circa 65.000 sterren, die elkaar allemaal via de zwaartekracht aantrekken. De onderlinge aantrekkingskracht wordt uitgerekend met behulp van de GRAPE-6, de snelste computer ter wereld. Het resultaat wordt vervolgens in een CAVE in drie dimensies geprojecteerd en bestudeerd. Hierdoor kunnen we de tijd sneller laten lopen en zodoende bestuderen hoe de sterrenhoop met de tijd verandert. We zullen zien hoe de hele sterrenhoop uit elkaar wordt getrokken door het zwarte gat in het midden van het Melkwegstelsel.

Vage theoretische beschouwingen
Simon Portegies Zwart is sterrenkundige. Hij is altijd een sterrengek geweest. Maar in wiskunde was hij niet eens zo goed op de middelbare school. Hij houdt zich bezig met sterrenhopen. Grote bolvormige groepen die uit honderdduizenden sterren bestaan. Waar komen die bolhopen vandaan, hoe hangen ze samen en hoe eindigt hun bestaan? Doordat we in feite maar over één foto uit het leven van zo'n bol beschikken (dat wil zeggen de waarneming die we nu doen) lijkt het of we weinig of niets over hun verleden of toekomst kunnen vertellen dan enkele vage theoretische beschouwingen.
Maar er is een leuk aanknopingspunt. In feite is zo'n bol heel simpel. Alle sterren erin gedragen zich volgens de eenvoudige Newtoniaanse wetten. (Zoals in feite ook in ons zonnestelsel aan de hand is.) Door simpelweg voor elke ster uit te rekenen welke krachten (door de andere sterren) erop uitgeoefend worden, zou je de toekomst van zo'n bolhoop kunnen voorspellen.
Doordat niet alle sterren even zwaar zijn en sterren ook nog aan het opbranden zijn, veranderen al die krachten gedurende de tijd. Dat maakt het voorspellen wat ingewikkelder, maar niet moeilijker. Het enige dat we nodig hebben is een computer die voor elke ster precies uitrekent welke krachten door al zijn buren op hem uitgeoefend worden en dat gedurende een tijdspanne van bijvoorbeeld honderd miljoen jaar. En het resultaat zou een tijdmachine zijn. Door het wieltje van de tijd vooruit of achteruit te laten draaien zouden we de geschiedenis en de toekomst van de bolhoop zich voor onze ogen zien afspelen.

De snelste computer ter wereld
In feite is dit experimentele sterrenkunde op een manier die nooit mogelijk was. Dat het nu wel kan, komt doordat Simon nu de beschikking heeft over de 'Grape 6'. Deze staat in Japan, maar vanuit zijn werkkamer in Amsterdam logt hij er simpelweg op in. In die computer heeft hij een sterrenhoop nagebouwd. En nu kunnen we een rit door de tijd maken in een bolhoop die zich in werkelijkheid op miljoenen lichtjaren afstand bevindt. De berekeningen hebben soms onverwachte uitkomsten. Simon ziet in de computer zware sterren naar het midden van de bolhoop zakken. De dichtheid aan sterren wordt daar enorm groot. Daardoor treden er botsingen tussen sterren op. Sterren smelten samen en vormen nieuwe, hete, zware sterren die 'blauwe buitenbeentjes' genoemd worden.