Licht is de snelste eenheid die we kennen.
Het is zo snel dat we een afstand berekenen
op basis van de tijd die nodig is om die afstand af te leggen.
In één jaar tijd legt het licht 9,46 biljoen kilometer af.
Die afstand noemen we een lichtjaar.
Laat ik een voorbeeld geven hoe ver dat is:
de maan, die de Apollo-astronauten na vier dagen bereikten,
is slechts één lichtseconde verwijderd van de aarde.
Proxima Centauri, de ster die het dichtst bij ons zonnestelsel staat,
is 4,24 lichtjaren van ons verwijderd.
Onze Melkweg is ongeveer 100.000 lichtjaren breed.
Andromeda, het sterrenstelsel het dichtst bij de Melkweg,
is ongeveer 2,5 miljoen lichtjaren van ons verwijderd.
Het heelal is onmetelijk groot.
Hoe weten we op welke afstand sterrenstelsels zich bevinden?
Als we naar de hemel kijken, hebben we een tweedimensionaal beeld.
Als je naar een ster wijst, weet je niet hoe ver weg hij is.
Hoe berekenen astrofysici afstanden?
Voor objecten die heel dichtbij zijn,
gebruiken we een concept dat 'trigonometrische parallax' heet.
Het idee is eenvoudig.
Laten we een experiment doen.
Steek je duim omhoog en sluit je linkeroog.
Open je linkeroog en sluit je rechteroog.
Het lijkt alsof je duim heeft bewogen,
terwijl de objecten in de verte niet van plaats zijn veranderd.
Hetzelfde concept geldt als we naar de sterren kijken.
Maar sterren zijn talloze malen verder weg dan je arm lang is,
en de aarde is niet zo groot.
Zelfs met meerdere telescopen op de evenaar
kun je niet zien of ze van plaats zijn veranderd.
Daarom kijken we naar veranderingen over een periode van zes maanden,
op het punt dat de aarde halverwege haar baan om de zon is.
Als we de relatieve locatie van de sterren in de zomer meten,
en opnieuw in de winter, is het alsof je met je andere oog kijkt.
Sterren dichterbij lijken te zijn verplaatst
ten opzichte van de sterren en stelsels verder weg.
Deze methode werkt alleen bij objecten op een paar duizend lichtjaren afstand.
Voorbij de Melkweg zijn de afstanden zo groot
dat de parallax te klein is om te meten, zelfs niet met de gevoeligste telescopen.
Daarvoor passen we een andere methode toe,
waarbij we gebruikmaken van 'standaard kaarsen'.
Dat zijn objecten waarvan we de helderheid of lichtsterkte
heel goed kennen.
Als je weet wat de lichtsterkte van een gloeilamp is,
en je vraagt een vriend om met de lamp van je weg te lopen,
dan weet je dat de hoeveelheid licht
zal afnemen met het kwadraat van de afstand.
Door de hoeveelheid licht die je ontvangt
te vergelijken met de helderheid van de lamp
weet je op welke afstand je vriend zich bevindt.
In de sterrenkunde is de gloeilamp een speciaal soort ster,
die we 'Cepheïden' noemen.
Cepheïde sterren zijn onstabiel.
Het zijn net ballonnen die constant uitzetten en krimpen.
Omdat de helderheid door het uitzetten en krimpen verandert,
kunnen we de lichtsterkte bepalen door de lengte van de cyclus te meten.
Sterren die helderder zijn, veranderen langzamer.
Door het licht dat deze sterren uitstralen
te vergelijken met hun intrinsieke helderheid
weten we hoe ver ze van ons zijn verwijderd.
Maar dat is niet het einde van het verhaal.
We kunnen alleen sterren observeren tot een afstand van 40 miljoen lichtjaren.
Verder weg wordt het beeld te vaag.
Gelukkig hebben we nog een andere 'standaard kaars':
de beroemde supernova type 1a.
Supernova's zijn gigantische explosies waarbij de sterren sterven.
De explosies zijn zo helder
dat ze de sterren om hen heen in de schaduw zetten.
Ook al kunnen we geen afzonderlijke sterren in een stelsel zien,
kunnen we supernova's op het moment van de explosie wel zien.
Supernova's type 1a zijn goed bruikbaar als 'standaard kaarsen'
omdat sterren die helderder zijn langzamer uitdoven dan zwakkere.
Door onze kennis over het verband tussen helderheid en snelheid van uitdoven
kunnen we de afstand tot sterren meten
die op miljarden lichtjaren van ons zijn verwijderd.
Maar waarom is het belangrijk dat we zulke verre objecten kunnen zien?
Vergeet niet met welke snelheid het licht zich verplaatst.
Zonlicht doet er acht minuten over om de aarde te bereiken.
Dus we zien de zon zoals deze er acht minuten geleden uitzag.
Als je naar de Grote Beer kijkt,
zie je het sterrenbeeld zoals het er 80 jaar geleden uitzag.
De wazige sterrenstelsels
zijn miljoenen lichtjaren van ons verwijderd.
Het duurt miljoenen jaren voordat hun licht ons bereikt.
In zekere zin is het universum dus een ingebouwde tijdmachine.
Hoe verder we in het universum doordringen, hoe jonger het is.
Astronomen proberen de geschiedenis van het universum te achterhalen
en te begrijpen waar we vandaan komen.
Het universum stuurt ons voortdurend informatie in de vorm van licht.
We hoeven het alleen nog maar te ontcijferen.