Tweet

Miljarden kilometers speling in het meten van de kosmos /1 reactie

De Hubble-constante is een maat voor de grootte van het heelal. Het is als het ware onze meetlat op kosmische schaal.
De constante is niet met heel grote nauwkeurigheid te bepalen, onder andere vanwege de vele stappen die nodig zijn om hem te koppelen aan onze aardse eenheid van afstand: de meter. In al deze stappen treedt een grotere of kleinere onnauwkeurigheid op, die uiteindelijk optelt tot een flinke mogelijke afwijking.
Hoe meet je de afstanden in de kosmos eigenlijk?

Lineaal

Laten we beginnen met mijn lineaal, die precies een meter lang is. Deze lineaal kan door een landmeter van een afstand worden bekeken, waardoor deze landmeter afstanden tot een paar honderd meter kan relateren aan mijn lineaal. Met volgende driehoeksmetingen kan de landmeter ons hele land opmeten, en geheel Europa.

Om de grootte van de aarde te nemen, meet je de positie van de zon of een ster op twee plekken. Als je de afstand tussen de twee plekken weet en het verschil in de hoeken waaronder je de zon of de ster meet, kun je de straal van de aarde bepalen. Het verschil in de hoeken is immers gelijk aan het hoekje van waar uit je vanuit het middelpunt van de aarde de beide plekken op het oppervlak ziet. Eratosthenes deed dat al twee eeuwen voor het begin van onze jaartelling.

Driehoeksmeting

Je doet de twee metingen vanaf dezelfde plek met twaalf uur tussentijd, in welke tijd de aarde je gratis naar de andere kant brengt.

Een grotere stap kunnen we maken door driehoeksmeting toe te passen op de aarde en de afstand tot de zon. Immers, als je de hoek waaronder je de zon aan de hemel ziet meet vanaf beide kanten van de aarde, kun je de afstand tot de zon berekenen als je de diameter van de aarde en dat hoekje weet. Je doet de twee metingen vanaf dezelfde plek met twaalf uur tussentijd, in welke tijd de aarde je gratis naar de andere kant brengt.
De diameter van de baan van de aarde rond de zon noemen we een ‘astronomische eenheid’ (ook ooit de naam van een voetbalteam van Nederlandse sterrenkundigen, nadat de hoogleraar de naam “the degenerate dwarfs” had verboden).

Parallax

We kunnen met onze driehoeksmeting nog een stap verder gaan, en wel een heel grote stap. We gebruiken daarvoor de parallax van nabije sterren. Parallax is de schijnbare beweging van nabije sterren in de loop van een jaar ten opzichte van andere sterren.
Parallaxen zie je ook als je met de trein door het landschap rijdt en je kijkt naar de horizon. De horizon staat ongeveer stil, bomen die heel ver weg staan, staan stil ten opzichte van de horizon. Bomen die iets dichterbij staan bewegen heel langzaam ten opzichte van de achtergrond, tewijl de portalen van de bovenleiding van de trein als schichten snel voor je langs schieten omdat ze zo dichtbij zijn.

Parsec

De aarde beweegt zich in een half jaar van het ene uiterste van de baan in de zon naar het andere. In dat halve jaar zien we de sterren die het dichtst bij ons staan, bewegen ten opzichte van de achtergrond van heel verre sterren. Hoe dichterbij de ster, hoe groter deze beweging, die we ‘jaarlijkse parallax’ noemen.

Sterrenkundigen hebben nu het volgende afgesproken: een ster die in een jaar een parallax heeft van een boogseconde staat op een afstand van 1 parsec. Een boogseconde is een zestigste van een zestigste van een graad, het is dus een piepklein hoekje. Met de gelijkbenige driehoek die bestaat uit een basis van een astronomische eenheid (AE) en een tophoek van een boogseconde, kun je de parsec relateren aan de AE. Sterrenkundigen meten grote afstanden in parsecs, niet in lichtjaren. Een parsec is ongeveer 3,2 lichtjaar.

Nu is ons arsenaal van driehoeksmeting op. We kunnen onze kijkertjes niet verder uit elkaar zetten dan we nu hebben gedaan, en we moeten dus naar andere methoden zoeken om grotere afstanden te bepalen. Gelukkig zijn die methoden er.