F:\VESTA\Gescande Vesta`s\Vesta 052\Voet 52.wpd

Fasen van het Heelal
I.
Inleiding
Ons verhaal begint 15 miljard jaar geleden. In onze eeuw ontdekten sterrenkundigen, da
sterren en het heelal een ontwikkelingsgang doormaken.
Sterren worden geboren, leven en sterven en uit hun “as” ontstaan weer nieuwe generaties
sterren.
In de vorige eeuw ontdekte Darwin al dat levende wezens zich ontwikkeld hebben vanuit
primitieve vormen - in een ver verleden.
Ca. 15 miljard jaar geleden begon het heelal met zijn ontploffing (Big-Bang), waar in feite 5
grote fasen in het heelal zijn te onderscheiden:
1.
De nucleaire evolutie
2.
De atomaire evolutie
3.
De chemische evolutie en
4.
De antropologische evolutie.
Het opvallende is, dat de natuur blijkt te streven naar steeds meer vormen van complexiteit.
De natuur is niet - zoals men vroeger dacht: onveranderlijk - neen. De materie heeft
geschiedenis.
Sterren worden - net als mensen - geboren. Ze leven en sterven. Hun levensloop strekt zich
uit over miljoenen en miljarden jaren.
Het heelalverhaal is er één van structurering van de materie. In het begin eenvoudige deeltjes
zonder structuur. In volgende stadia bewegen, botsen en verbinden ze zich en vormen
combinaties. Er komen structuren. De materie wordt complex en kan taken uitvoeren.
1.
De nucleaire fase: Van quarks kerndeeltjes.
Vijftien miljard jaar geleden begint met een laaiende explosie de ruimte en tijd, waarbij
materie een extreem hoge temperatuur en dichtheid heeft. Men kan tegenwoordig met
radiotelescopen de overblijfselen waarnemen van dit exploderen. Het heelal dijt nog steeds
uit ten gevolge van deze oerknal.
Er zijn vijf bewijzen van de “Big-Bang”:
a)
Er is roodverschuiving (alle melkwegstelsels verwijderen zich van elkaar).
b)
De temperatuur van het heelal is 3 Kelvin (- 270º C).
c)
De oudste atomen zijn ± 15 miljard jaar.
d)
De oudste sterren zijn ± 15 miljard jaar.
e)
Het is nu ‘s nachts donker.....
In de eerste microseconden van het bestaan van het heelal had er fusie plaats tussen quarks tot
kerndeeltjes (protonen en neutronen). De temperatuur was daarbij een miljoen x miljoen
(=1012) graden.
Deze quarks zouden zelf zijn ontstaan door het uiteenvallen van deeltjes met zeer grote
massa, die nog eerder bestaan zouden hebben. Het heelal “koos” voor materie in plaats van
antimaterie. Daardoor werd het aantal fotonen een miljard maal zo groot als het aantal
atomen.
Er was in het begin méér straling dan materie. In de eerste ogenblikken van het heelal is alles
“verdampt”. Vanwege de grote hitte loopt alles versneld.
Van deeltjes tot quarks: -1027 (na minder dan 1 triljoenste seconde); van quarks tot
kerndeeltjes -1012 (na 1 miljoenste seconde). Deze nucleaire periode duurde hooguit een paar
minuten.
Aan het eind van de nucleaire fase ondervindt het heelal een crisis. Waterstof atomen fuseren
tot heliumatomen, maar dan staat de ontwikkeling stil. De zwaardere elementen zijn nog niet
gevormd. In zekere zin faalt het heelal in zijn voortgang tot verdere complexvorming.
Dat komt omdat helium zeer stabiel is. Het heeft stevige bindingen. Het trekt bijna alle
neutronen naar zich toe en is voor de complexiteit een spelbreker. De weg loopt schijnbaar
dood en het heelal lijkt onvruchtbaar. Zonder zwaardere kernen kan er geen vorm van leven
ontstaan. De reden is dat helium 4 zich niet met andere elementen verbindt. Echter ........ als
een miljoen jaar later de thermische (= warmte) energie zover is afgenomen, dat die de orde
van grootte bereiken, die nodig is voor de vorming van elektromagnetische bindingen (één
miljoen maal zwakker dan de nucleaire bindingsenergieën) en het heelal voldoende is
afgekoeld van miljarden tot enkele duizenden graden, dan ..... ja, dàn vindt de natuur op
ingenieuze manier een weg om in sterren (van de 1e generatie) onder enorme druk
heliumatomen te laten fuseren tot zwaardere elementen. Dan ontstaat o.a koolstof. De basis
van ons leven! (Het merkwaardige is dat 3 heliumkernen bijna precies overeenkomen met de
massa van een “aangeslagen” koolstofkern. Zonder die gelijkenis, die ogenschijnlijk toevallig
is, zou koolstof niet zijn ontstaan!)
In elk geval: Moeder natuur kon nogmaals door middel van deze “truc” verder!
2.
De atomaire fase (van kerndeeltjes tot atoomkernen).
Na 1 seconde konden de eerste atoomkernen zich blijvend vormen. De temperatuur is dan
± 10 miljard graden Celsius. de eerste 1000 jaar was het heelal voornamelijk gevuld met
straling, maar het was ondoorzichtig.
De lichtstralen botsten al vrij snel tegen de elektronen en kwamen maar langzaam verder.
Toen het heelal wat verder was afgekoeld en zich waterstof kon gaan vormen uit de protonen
en elektronen, werd het heelal doorzichtig voor licht. Deze straling is dus nog steeds waar te
nemen als “rest”straling (= 3 Kelvin of achtergrondstraling).
In de beginfase van het heelal vormden zich uit waterstofconcentratie quasars (quasi-stellaire
objecten) en radiobronnen.
Evolutionair gezien kunnen we quasars beschouwen als vroege melkwegstelsels in
ontwikkeling.
3.
De chemische fase:
van atoomkernen
En van:
eenvoudige moleculen
4.
De biologische fase:
van organische moleculen
En van cellen
atomen, eenvoudige moleculen, (Oppervlakte
van sterren en in de ruimte daartussen).
“Organische” moleculen (in de oeroceaan).
Cellen (in de oeroceaan).
Planten en dieren (in de oeroceaan en op de
continenten).
5.
De antropologische fase:
De ontwikkeling van de mens.
Met de laatste drie fases zullen we ons in deze cursus verder bezighouden. Maar vóór we dit
doen, moeten we wèl dit weten:
In het heelal zijn miljarden melkwegstelsels. In één daarvan (de onze) zijn méér dan
100 miljard zonnestelsels. Rond één van die sterren (onze zon), draaien negen planeten met
hun manen.
Het derde planeetje (de Aarde), daarop leven wij. Indien wij ons melkwegstelsel in gedachten
op schaal tot bijvoorbeeld Europa terug brengen, dan is op diezelfde schaal, de Aarde een
nietig, zelfs met een elektronenmicroscoop, amper war te nemen stofdeeltje....
Wèl dat “stofdeeltje” is gelijk met de zon en de andere planeten van ons zonnestelsel, zo’n
4,6 miljard jaar geleden ontstaan uit een interstellaire waterstofwolk.
De meeste waterstof viel naar de kern, waaruit later de zon is ontstaan.
Sommige andere “plukken” schoten er langsheen en gingen om die “proton” zon draaien. Ze
fungeerden daarbij als “stofzuiger”, doordat ze andere resten waterstofgas rond hun baan
opveegden. Daaruit zijn de planeten ontstaan.
Zo ook de Aarde. Hij koelde veel vlugger af dan de zon ( maar die zon is dan ook 1,5 miljoen
maal groter), maar koelde langzamer af dan de Maan. (Jupiter is nog vloeibaar en is zo’n
250 maal groter dan de Aarde). De Aarde is dan ook nog heet van binnen. Wij leven op het
afgekoelde korstje, dat nog duidelijke sporen vertoont van de hete brij, die de korst (of platen)
zijn wil oplegt.
De tijd dat de Aarde zijn eerste korstje kreeg duurde héél lang, n.l. ± 4 miljard jaar. We
noemen deze periode het Pré-Cambrium (vóór de harde korst). Deze periode beslaat dus bijna
90% van de hele aardgeschiedenis.
Toen de Aarde aan de oppervlakte zover was afgekoeld dat de temperatuur ongeveer 400º C
was, konden die eerste rotsformaties zich vormen, omdat bij die temperatuur lava stolt tot
steen.
Toen duurde het nog een hele tijd voordat de temperatuur was gedaald tot 100º C: het
kookpunt van water. Maar omgekeerd ook het condensatiepunt van stoom. Dat moment is
van groot belang geweest, want toen begon het te regenen. Duizenden jaren lang.... De
oceanen ontstonden. Het leven kon beginnen.
De natuur had - en nu buiten de sterren een weg gevonden, om tot nòg een grotere
complexiteit te komen. Op de planeten! Ja, meervoud. We kunnen rustig aannemen dat daar,
waar de omstandigheden gunstig zijn, het leven begint. Dat het leven in het heelal universeel
is.