Categorieën
Sterrenkunde

Het einde van de Bussard ramjet?

We hebben het er in KIJK wel vaker over: eigenlijk zijn de raketten die we nu gebruiken binnen de ruimtevaart helemaal niet handig. Vooral vervelend is dat ze brandstof nodig hebben – brandstof die je dus met je mee moet zeulen. Daar wordt je ruimteschip zwaarder van, en een zwaarder ruimteschip… heeft meer brandstof nodig om op snelheid te komen.

Maar wat nou als je die brandstof niet meeneemt, maar onderweg verzamelt? Dat is het idee achter de interstellar ramjet, die de Amerikaanse kernfysicus Robert Bussard bedacht in 1960. Sciencefictionschrijvers omarmden het idee – zie bijvoorbeeld de klassieker Tau Zero van Poul Anderson – maar natuurkundigen publiceerden er relatief weinig over. Nu heeft de Oostenrijker Peter Schattschneider – natuurkundige én sciencefictionschrijver – de handschoen alsnog opgepakt. Helaas bieden zijn berekeningen weinig hoop.

Lees het hele artikel op de KIJK-site. Het stuk is eerder gepubliceerd in KIJK 5/2022, waar ik ook het coververhaal voor schreef.

Tau Zero heb ik trouwens al jaren in de kast staan, maar nooit gelezen. Binnenkort maar eens verandering in brengen. En dan maar even wegstoppen dat die hele Bussard ramjet waarschijnlijk nooit een realistisch ontwerp zal zijn.

Categorieën
Sterrenkunde

Hoe geef je Mars een magneetveld?

Na de aarde is Mars de meest leefbare planeet van ons zonnestelsel – maar stel je daar niet al te veel bij voor. De gemiddelde temperatuur aan het oppervlak is zo’n 60 graden onder nul. De atmosfeer bevat nauwelijks zuurstof. En de luchtdruk is er zo laag dat het water in je longen, ogen en speeksel er spontaan van zou gaan koken. Een verblijf op Mars komt daardoor neer op: lekker in je (hopelijk) veilige habitat blijven, op een incidentele wandeling in astronautenpak na.

Tenzij… we Mars weten te ‘terraformen’. Oftewel: de omstandigheden op onze buurplaneet zo naar onze hand zetten dat we er wél naar buiten kunnen lopen zonder binnen de kortste keren het loodje te leggen.

Een belangrijke stap is dan het aanleggen van een magneetveld. Natuurkundige Ruth Bamford van het Britse Rutherford Appleton Laboratory heeft nu samen met collega’s verschillende manieren doorgerekend waarmee we dat voor elkaar kunnen krijgen. Ergens in de verre, verre toekomst. Als we dat héél, héél graag zouden willen.

Lees het hele artikel – eerder verschenen in KIJK 4/2022 – nu op de KIJK-site!

Categorieën
Sterrenkunde

Geven zwarte gaten ons een voorproefje van het einde van het heelal?

Je zou er zomaar van wakker kunnen liggen. Elk moment kan het heelal ten einde komen. Nu bijvoorbeeld. Oké, toch niet. Nu dan? Weer niet. Phew. Misschien hebben we zelfs nog tot het eind van dit artikel. Of, wat waarschijnlijker is, nog zo’n 100 miljoen miljard miljard miljard jaar. Maar feit blijft: op elk moment is er een minuscule kans dat het universum er de brui aan geeft.

Waar dat voor de gemiddelde heelalbewoner zal klinken als een punt van zorg, zijn natuur- en sterrenkundigen vooral razend geïnteresseerd in dit verschijnsel. Want stel nu dat het gemiddeld langer of juist korter duurt voordat het heelal op deze manier komt te overlijden. Dan zou dat kunnen wijzen op nieuwe deeltjes of natuurkrachten.

Maar ja: hoe bestudeer je een verschijnsel dat waarschijnlijk nog onvoorstelbaar lang op zich laat wachten – en dat, áls het een keer plaatsvindt, gelijk alle leven in het heelal uitroeit? Door te kijken naar botsingen tussen zwarte gaten, stelt de Georgische natuurkundige Mariam Chitishvili samen met drie collega’s in een recent artikel.

Lees deze aflevering van de rubriek Far Out, eerder gepubliceerd in KIJK 3/2022, nu online.

Categorieën
Sterrenkunde

Heeft het heelal de vorm van een donut?

Als je met je ruimteschip een willekeurige richting in vliegt, blijf je dan maar nieuwe sterren en sterrenstelsels tegenkomen, hoe ver je ook doorgaat? Of zou het ook zo kunnen zijn dat je op een gegeven moment weer bij je beginpunt uitkomt? Dat het heelal, met andere woorden, niet zo oneindig is als je altijd hoort? Om die vraag te onderzoeken, kunnen we ons wenden tot de oudste straling van ons heelal. Wat die ons kan vertellen, onderzocht Ralf Aurich, theoretisch natuurkundige aan de Duitse universiteit van Ulm, samen met collega’s.

Lees het hele artikel op de site van KIJK.

Categorieën
Sterrenkunde

Kunnen we de Melkweg koloniseren voor het te laat is?

Met een pandemie die nog steeds over de wereld raast en het nieuwste, nog pessimistischere klimaatrapport van het IPCC in het achterhoofd is het niet vreemd als je bent gaan twijfelen over de toekomst van de mens op aarde. Hoelang kunnen we hier nog rondwandelen voordat een of andere ramp ons de das om doet?

De oplossing, volgens grote namen als Stephen Hawking en Elon Musk: onze soort verspreiden over meerdere planeten. Te beginnen met Mars, maar hopelijk komen daarna ook verdere bestemmingen binnen bereik – liefst zelfs buiten ons eigen zonnestelsel. Want hoe groter het gebied waarover de mensheid is verdeeld, hoe kleiner de kans dat één megaramp onze hele soort de kop kost.

Alleen: hoelang gaat het minimaal duren voor we zover zijn? Dat hebben Jonathan Jiang en Kristen Fahy van het NASA-lab JPL in Californië en de gepensioneerde ingenieur Philip Rosen proberen uit te rekenen.

Lees het hele artikel op de site van KIJK (of bestel KIJK 10/2021; daar staat het stuk netjes opgemaakt in).

Overigens vond ik het zelf heel stoer een reactie los te hebben gepeuterd van natuurkundige en sciencefictionschrijver David Brin, die ook over SETI heeft gepubliceerd

Categorieën
Natuurkunde Sterrenkunde

Wat heeft een zwart gat gemeen met een atoom?

In eerste instantie lijkt het moeilijk om twee dingen te bedenken die meer van elkaar verschillen dan een zwart gat en een atoom. De lichtste zwarte gaten die we tot nu toe hebben ontdekt, zijn nog altijd een paar keer zo zwaar als onze eigen zon, de zwaarste exemplaren hebben een tientallen miljarden keren grotere massa. Een waterstofatoom weegt een triljard keer zo weinig als een korreltje zand. Wat kan het een dan met het ander gemeen hebben? Nou, best wel wat, zeggen natuurkundige Taishi Ikeda van de Sapienza-universiteit in Rome en collega’s. Zij zien een intrigerende overeenkomst tussen enerzijds zwarte gaten en hun omgeving, en anderzijds een atoomkern of molecuul omringd door elektronen. En daarmee hopen ze nieuwe deeltjes op het spoor te komen.

Lees het volledige artikel op de site van KIJK. Niet de makkelijkste Far Out-aflevering om te schrijven; hoop dat ie een beetje werkt.

Categorieën
Natuurkunde

Wordt Schrödingers kat door de zwaartekracht ontquantumd?

Wie kent hem niet: de kat van Schrödinger? Dit arme dier zit opgesloten in een doos met een duivelse uitvinding die het beest op een willekeurig, niet te voorspellen moment een dodelijk gif kan toedienen. Buiten de doos is er geen manier om te weten of dat al is gebeurd. Daardoor zou het beroemde poezenbeest volgens de quantummechanica dood en levend tegelijk moeten zijn. Tenminste, zolang je de doos dicht laat. Til je het deksel op, dan zie je ofwel een dode, ofwel een levende kat.

De bedenker van dit macabere gedachte-experiment was de Oostenrijkse natuurkundige Erwin Schrödinger. Die dacht overigens niet écht dat je huisdieren in een ongewisse toestand van levend en dood kunt brengen. Integendeel: met zijn bedenksel wilde hij juist illustreren hoe bizar de quantummechanica eigenlijk is. Natúúrlijk is die kat of levend of dood, ook voordat je een blik in de doos werpt. Maar waarom eigenlijk?

Eén wetenschapper die daar zo zijn ideeën over heeft, is de Brit Roger Penrose. Onlangs won die de Nobelprijs voor de natuurkunde voor zijn werk aan zwarte gaten, maar hij heeft in de loop der jaren ook de nodige andere – soms behoorlijk speculatieve – ideeën gelanceerd. Een daarvan kan mogelijk verklaren waarom er geen zombiekatten-in-dozen zijn. En nu is natuurkundige Sandro Donadi van het Frankfurt Institute for Advanced Studies er met collega’s in geslaagd dat idee te checken met een experiment – een écht experiment, welteverstaan.

Lees het hele stuk op de KIJK-site.

Categorieën
Natuurkunde Sterrenkunde

Schuiven met pi om Einstein te testen

Als wetenschappers ergens zeker van zijn, is het wel dat de waarde van het getal pi overal en altijd hetzelfde is. Deel de omtrek van een cirkel door de diameter, en je krijgt 3,14159 – gevolgd door nog een oneindig lange rij cijfers achter de komma, waarvan er inmiddels enkele biljoenen zijn uitgerekend. Met dat in het achterhoofd klinkt het plan van natuurkundige Carl-Johan Haster in eerste instantie vrij onzinnig: laat pi variëren tussen -20 en 20, en kijk welke waarde het beste werkt.

Nu rekent Haster niet met omtrekken en diameters van cirkels, maar met zwaartekrachtsgolven. Oftewel: de trillingen in de ruimtetijd die volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie bijvoorbeeld ontstaan als twee zwarte gaten samensmelten. Zo’n trilling laat zich namelijk omschrijven door een fikse formule die onder meer pi bevat. Door te kijken of de waarde van pi waarbij de formule de trilling het best omschrijft ook overeenkomt met de wiskundige waarde van pi, check je in feite of de relativiteitstheorie wel klopt. Stel immers dat een pi van, zeg, 14,75465 veel beter werkt dan eentje van 3,14159 – dan moet er wel iets mankeren aan die theorie.

Lees de nieuwe Far Out op de site van KIJK of in het net verschenen augustusnummer van het blad. (Overigens had die bladversie als oorspronkelijke kop mijn absolute dieptepunt als koppenbedenker: ‘Einstein op de pi-jnbank.’ Gelukkig had de redactie een beter idee.)

Categorieën
Overig

De eerste serieuze zoektocht naar dyonen

Zelfs onder deeltjesfysici zal het woord dyon vooral associaties oproepen met de Franse stad Dijon. Toch is het wel degelijk ook de naam van een deeltje. Althans, van een hypothetisch deeltje. Oftewel: een deeltje dat volgens theoretisch natuurkundigen best zou kunnen bestaan, maar waarvan hun experimentele collega’s nog nooit een overtuigend teken hebben gezien. Nu gaat het bij het dyon om een zo obscuur deeltje dat daar ook nooit serieus naar is gezocht. Tot nu dan, want de wetenschappers achter het niet veel minder obscure experiment MoEDAL hebben er onlangs een uitgebreide speurtocht naar afgerond.

Lees deze afleveringen uit mijn reeks ‘Far out’ op de KIJK-site! Links naar eerdere afleveringen vind je hier.

De opmerking in het intro dat het dyon ‘geen theoretisch probleem op zou lossen’ is overigens niet van mij – maar ik kan me er op zich in vinden. Er bestaan wel degelijk theorieën die dyonen voorspellen, maar de case voor dit deeltje is een stuk minder overtuigend dan voor, zeg, supersymmetrische deeltjes of axionen. (En ook die deeltjes zouden heel goed níét kunnen bestaan.)

Meer weten over magnetische monopolen, waar de dyonen een variant op vormen? Lees hoofdstuk zes van mijn boek De deeltjessafari!

Categorieën
Sterrenkunde

Is Planet Nine een zwart gat?

Alweer bijna vijftien jaar geleden werd Pluto gedegradeerd tot dwergplaneet, maar dat betekent niet dat ons zonnestelsel voor eeuwig slechts acht volwaardige planeten zal tellen. In 2016 meldden namelijk twee astronomen, Mike Brown en Konstantin Batygin, dat ze mogelijk tekenen hadden gezien van een nieuwe, negende planeet, die tot tien keer zo zwaar als de aarde zou zijn.

Maar inmiddels zijn we vier jaar verder en is niemand erin geslaagd Planet Nine daadwerkelijk met een telescoop in beeld te krijgen. Toch staat het bewijsmateriaal ervoor nog steeds overeind. Allerlei ruimterotsen in de buitenwijken van ons zonnestelsel bewegen op manieren die maar moeilijk te verklaren zijn – tenzij zich daar een zwaar object bevindt dat met zijn zwaartekracht invloed op zijn omgeving uitoefent.

Maar moet dat object dan per se een planeet zijn? Nee, zeggen de Britse natuurkundige Jakub Scholtz en zijn Amerikaanse collega James Unwin in een recent wetenschappelijk artikel. Zij stellen dat we ook met een zwart gat te maken zouden kunnen hebben.

Lees het hele artikel op de KIJK-site.