In een boeiende lezing bij de Humanitas Loge van de Odd Fellows liet George Lim zien dat wij allemaal letterlijk uit sterrenstof bestaan. De atomen waaruit mensen, dieren, planten, planeten en sterren zijn opgebouwd, ontstonden ooit in het binnenste van sterren en werden bij hun dood als supernova of planetaire nevel door het heelal verspreid.
Met behulp van moderne wetenschap, zoals spectroscopie en experimenten bij CERN, weten we hoe deze kosmische kringloop werkt: van stofwolk tot ster, en van ster tot leven.
Zijn boodschap is even nuchter als ontroerend: wij zijn deel van hetzelfde universum en dragen de sporen van sterren in ons. Dat besef nodigt uit tot respect voor elkaar, en voor onze aarde.
Lees hieronder de volledige longread van George Lim: “Waar komen wij vandaan?”
Wist je dat wij allemaal “sterren” zijn? Ja, jij en ik, wij, en alles wat we om ons heen zien, zijn uit sterrenstof gebouwd!
Op 1 oktober jl werd een boeiende lezing gehouden door George Lim in de Humanitas loge van de Odd Fellows. De lezing bestond uit twee delen, namelijk 1) Waar Komen Wij Vandaan?, met “wij” wordt bedoeld wij mensen, de dieren, planten, de aarde, de zon, planeten en alle sterren; en 2) Hoe Weten Wij Dit?
Alles wat je om je heen ziet is een complexe compositie van miljarden en miljarden atomen. Elk atoom heeft verschillende eigenschappen die hoofdzakelijk bepaald worden door het aantal protonen in zijn kern, van lichte waterstof (1 proton) tot het zwaarste Californium (98 protonen). Waar komen al deze atomen vandaan? Belangrijker nog, waar komen de atomen koolstof, stikstof en zuurstof vandaan, de bouwstoffen van DNA, die het leven in staat stelt om te bestaan? En waardoor schepsels zoals wij sowieso deze vraag kunnen stellen?
Kort na de oerknal bestond het heelal uit de twee lichtste atomen, namelijk waterstof en helium (2 protonen). Het donkere heelal was gevuld met onmetelijk uitgestrekte stofwolken bestaande uit deze twee atomen. Je kunt nu vele stofwolken zien als je op een heldere nacht naar ons Melkwegstelsel kijkt; je ziet ze als donkere slierten tussen de heldere sterren in. Zwaartekracht trekt atomen in de stofwolken bij elkaar, en er vormt zich een schijfvormige klontering: het midden van de schijf wordt uiteindelijk een ster, en de buitenkant worden planeten. De allereerste planeten waren gasvormig want ze bestonden uit waterstof en helium en bevatten dus geen leven. Door de enorme druk en hoge temperatuur in het centrum van de ster vindt kernfusie in de atomen plaats: protonen botsen tegen elkaar en vormen steeds zwaardere atomen met meer protonen in de kern. Als de waterstof-brandstof in het stercentrum uitgebrand is, belandt de ster in zijn ouderdomsfase, waarin hij uitgroeit tot een reusachtig grote roodkleurige bol, een zogenaamde rode reus. Dan volgt de dood van de rode reus: bij een massieve ster gebeurt dat in een gigantische explosie, de Supernova, en bij een middelmatige ster in een meer geleidelijke verspreiding in een zogeheten “planetaire nevel”. Dit zorgt voor de spreiding van alle gecreëerde zware elementen en ongebruikte waterstof terug in bestaande stofwolken. Als restant van de Supernova, blijft er een kleine, zeer compacte neutronenster achter. Wanneer twee neutronensterren elkaar aantrekken en tegen elkaar knallen, vindt er de meest gewelddadige natuurverschijnsel plaats: een krachtige explosie waarbij temperaturen van miljarden graden worden bereikt, en waarin de allerzwaarste elementen worden gevormd die ook weer in bestaande stofwolken terechtkomen. Bij een volgende samenklontering van de stofwolken en stervorming worden, door alle zware elementen erin, solide planeten gevormd met kans op leven. Dit proces van stofwolk naar stervorming, ouderdom, dood en terugkeer tot stofwolk, herhaalt zich tot het einde der tijden.
Dit is met onze zon en onze planeet aarde gebeurd; ze zijn zo’n vijf miljard jaar geleden gevormd uit stofwolken van eerdere supernova explosies en neutronensterren botsingen. Ja, ook onze zon zal uitgroeien tot een rode reus die de planeten mercurius, venus en de aarde zal opslokken, en daarbij verdampen alle dingen weer tot atomen. Wees niet ongerust, dit zal pas over 4 of 5 miljard jaar plaatsvinden. Bij de dood van deze rode reus in een planetaire nevel worden alle atomen weer verspreid door het heelal. Daar zitten dus ook jou atomen bij. Wie weet wat er daarmee gaat gebeuren. Misschien worden je atomen weer een supernova, of misschien onderdeel van een ander soort levende wezen. De ET van de toekomst.
Waar komen wij dus vandaan? Uit stofwolken. Alle atomen op aarde, inclusief die van de mens, en alle sterren en planeten en eventueel leven in het heelal, zijn dus gemaakt van ge-recycled stermaterie. De onderlinge verbondenheid in het universum is opmerkelijk. Het is hierbij goed om te beseffen dat massieve sterren waarin de zwaarste elementen worden gevormd slechts 2% uitmaken van de sterrenwereld: alle planeten met eventueel leven in het heelal ontstaan dus uit een minuscuul gedeelte van alle zichtbare materie. Maar deze materie is aanwezig over het hele heelal. Leven is incidenteel, maar hoeft niet schaars te zijn. Echter, het enige leven dat wij voorlopig weten is dit leven op aarde. Laten we er daarom zuinig op zijn!
Hoe weten we dit allemaal? Wij kunnen niet naar de sterren vliegen om er bijvoorbeeld een thermometer in te steken. We kunnen alleen observeren, theoretiseren en testen. Spectroscopie is een belangrijke methode om sterren op afstand te analyseren. Hierbij worden stralen van zichtbaar licht van de ster opgebroken in een spectrum van verschillende kleuren en golflengtes. De aanwezige gas atomen of molekulen in de ster geven unieke zwarte absorptielijnen op dit regenboog spectrum, een soort barcode zoals je die in spullen in winkels ziet. Hierdoor weten we precies welke elementen er in een ster zitten. Ook de buitentemperatuur van een ster kan bepaald worden aan de hand van de energiedichtheid van het spectrum. Andere eigenschappen van een ster komen we te weten door, naast zichtbaar licht, het hele spectrum van stralingen van een ster te analyseren, zoals gamma, x-ray, microgolf en radiogolven. Deze worden opgevangen met speciale apparatuur via aardse telescopen, of satelliettelescopen in de ruimte. De kernfusieprocessen in het centrum van een ster en de daarmee gepaard gaande, zeer hoge temperaturen van miljarden graden weten we door fysisch/mathematische theorieën te ontwikkelen, en ze te testen met experimenten in laboratoria. En dat doen we! Bijna alle processen die plaatsvinden in de sterren, hebben we feilloos nagebootst op aarde. Vele experimenten worden uitgevoerd in “deeltjes versnellers”, zoals die van CERN in Zwitserland, bestaande uit buizen van 10 meter diameter, gelegd in een cirkel met omtrek van 27 km onder de grond. In deze buizen worden atomen en ionen tot bijna de snelheid van het licht versneld en tegen elkaar geknald. In de ontstane explosie komt veel energie vrij in de vorm van straling en hitte, waardoor dezelfde kernfusie plaatsvindt als in sterren, met gemeten temperaturen van miljarden graden. Wij weten nu met stelligheid hoe alles met elkaar verbonden is. Dit moet toch een inspiratie zijn om respectvol met elkaar en de natuur om te gaan?