Leert je het heelal te begrijpen!

Les 1 – ‘Vorming van de eerste zware sterren, zwarte gaten en zware elementen’

Ed P.J. van den Heuvel

Samenvatting:

De eerste helft van de voordracht gaat over het ontstaan en de evolutie van het heelal vanuit de Oerknal, welke 13.8 miljard jaar geleden begon met een heel hoge temperatuur, waarbij alleen de elementen waterstof en helium werden gevormd (en een heel klein beetje lithium, beryllium en borium). Circa 2 procent van de massa in het heelal bestaat thans uit zwaardere elementen. Deze zijn gevormd in het binnenste van kortlevende zware sterren, die aan het einde van hun leven exploderen en de in hun binnenste gevormde elementen injecteren in de interstellaire wolken waterstof en helium. Uit de aldus met zware elementen verrijkte wolken, vormden zich nieuwere generaties sterren, die elementen zwaarder dan helium bevatten, zoals onze zon die 4.65 miljard jaar geleden ontstond. De oudste sterren in de halo van het Melkwegstelsel, zoals in de bolvormige sterrenhopen (zogenaamde sterren van Populatie II) bevatten veel minder elementen zwaarder dan helium dan de sterren in de Melkwegschijf: de sterren die men Populatie I noemt. 

De allereerste sterren die zich vormden in het heelal, bevatten helemaal geen elementen zwaarder dan helium. Deze sterren, die men Populatie III noemt, zijn tot heden nog nooit gevonden, maar uit allerlei overwegingen blijkt dat dit alleen maar heel zware sterren geweest moeten zijn, met massa’s van wellicht 10 tot meer dan 100 zonsmassa’s, die heel kort leefden en aan het einde van hun leven zwarte gaten achterlieten. Men hoopt sporen van deze sterren te vinden met de James Webb Telescoop.

Een van de belangrijkste ontdekkingen van deze Telescoop zijn de zogenaamde Little Red Dots (LRDs), objecten niet groter dan 50 parsec, die evenveel licht uitstralen als 10 miljard zonnen. Terwijl men eerst meende dat het hier om sterrenstelsels ging, meent men thans dat het ‘black-hole sterren’ zijn: een soort superzware ‘sterren’ van miljoenen zonsmassa’s waarin de energie opgewekt wordt door het vallen van gas op een zwart gat van ongeveer een miljoen zonsmassa’s, dat zich in hun centrum bevindt. Dit zijn dan de eerste ‘superzware’ zwarte gaten die in het heelal gevormde zijn, in de eerste miljard jaar na de Oerknal. 
  

Over Ed van den Heuvel

Prof. dr. E.P.J. van den Heuvel is een astronoom, die maar liefst 30 jaar lang directeur was van het Sterrenkundig Instituut van de UvA. Op hoge leeftijd is hij nog altijd actief sterrenkundige, en hij bracht in 2023 nog met een veel jongere collega een nieuw standaardwerk uit, Physics of Binary Star Evolution: From Stars to X-ray Binaries and Gravitational Wave Sources, dat nu in alle universitaire bibliotheken zal liggen. Hij blijft zich verwonderen en is ondanks alles wat hij heeft bereikt en bewerkstelligd erg bescheiden. Hij is theoretisch natuurkundige, of zoals hij het zelf zegt ‘theoreet’ en heeft veel wetenschappelijke artikelen en boeken geschreven.

Toen hij in 2005 met emeritaat ging, schreef de Volkskrant: ‘Hij is een expert op het gebied van de evolutie van dubbelsterren, begenadigd docent, groot bestuurder en succesvolle regelneef – prof. Edward P.J. van den Heuvel van de Universiteit van Amsterdam heeft in binnen- en buitenland zijn sporen in de sterrenkunde verdiend. Hij is bij tal van grote projecten als (ruimte-)telescopen betrokken geweest als adviseur. Op zijn 65e verjaardag heeft hij nog steeds iets van de verlegen, enigszins onhandige jongen. Een bijzondere verzameling sterrenstof.’ 

Zijn specialiteit is de ‘levensloop van sterren’, en dan vooral van de eindfasen daarvan (neutronensterren en zwarte gaten). En met nog altijd adviestaken bij grote telescoop- en ruimtetelescopen-projecten. Hij houdt zich nu vooral bezig met zwaartekrachtgolven van neutronensterren en zwarte gaten. 

Ed van den Heuvel was de drijvende kracht achter de oprichting van het Zeiss Planetarium, dat in april 1982 de deuren opende. Hij kent sindsdien Rob Walrecht die lid was van de programmastaf van het planetarium. Toen Rob in 1985 zelf een reizend planetarium begon, steunde hij hem waar hij kon en hij geeft al sinds 2017 een les in Robs basiscursus ‘Leer het heelal begrijpen’. 
 

Handout

 

Les 2 – ‘Alles over zwarte gaten’

John Heise

Samenvatting:

In 1915 kwam Einstein met een nieuwe zwaartekrachtstheorie, die afwijkt van de klassieke zwaartekracht van Newton en toch ook alle bekende zwaartekracht verklaart (zoals de appel die valt van de boom maar ook de planetenbeweging, Wetten van Kepler, rond de Zon). We bespreken deze theorie op hoofdlijnen. Het zou mogelijk zijn dat er objecten bestaan die zó compact zijn dat er niets (ook geen licht) uit zou kunnen ontsnappen? Men vermoedde aanvankelijk dat zulke materie niet echt kan bestaan, totdat heel compacte sterren, zgn. neutronensterren, ontdekt werden en waargenomen worden als pulsars, snel pulserende sterren te zien in radiostraling. Een klein stapje verder en zwarte gaten zouden wel kunnen bestaan.

Veel later bleek uit waarnemingen dat zulke compacte objecten inderdaad in de natuur gevormd kunnen worden, maar nog wel met raadsels worden omgeven. Ze werden toen zwarte gaten genoemd. We bespreken enkele eigenschappen. In de natuur zouden twee soorten gevormd kunnen worden: stellaire zwarte gaten als sterren van een paar keer zwaarder dan de Zon die kun eigen gewicht niet kunnen dragen en als zgn. superzware zwarte gaten, die miljarden keer zwaarder dan de Zon kunnen zijn. Hoe zien we zwarte gaten? Als iets dat om niets draait, maar vooral te zien als hete objecten als er materie naar toevalt. De temperatuur kan oplopen tot miljarden (!) graden en materie straalt dan in röntgenstraling. Alle straling die wij kennen is elektromagnetische straling (radio, infrarood, licht, ultraviolet, röntgen) Einstein voorspelde ook dat zwaartekrachtstraling zou kunnen bestaan. Heel zwak maar bij botsingen van zwarte gaten op heel grote afstanden verrassend genoeg toch waarneembaar. We bespreken het mechanisme en de detectoren die uit uiterst gevoelige ‘seismometers’ bestaan, alsof de ruimte zelf trilt. Sinds de eerste ontdekking in 2012 bestaat de mogelijkheid het heelal op een volledig andere wijze waar te nemen m.b.v. zwaartekrachtstraling, vooral interessant bij grote massaconcentraties en ook voor de kosmologie, de studie van het begin van het expanderend heelal, toen alle materie nog dicht op elkaar staat.        

Over John Heise

John Heise is bijzonder hoogleraar Astrofysica bij Universiteit Utrecht en is vanaf zijn studie tot heden werkzaam bij SRON, Space Reseach Organisation Netherlands, als röntgen-astronoom. Hij was betrokken bij het ontstaan van röntgensterrenkunde en bij de eerste satellieten die ontworpen waren om röntgenstraling te meten van compacte sterren zoals zwarte gaten, neutronensterren en witte dwergen. Met behulp van de ANS-satelliet, een Nederlandse satelliet voor Röntgensterrenkunde, ontdekte hij en zijn team thermonucleaire explosies (‘röntgen-bursts’) op Neutronensterren waarop gas van een begeleidende ster valt. Dat werd een onderscheidend kenmerk in de röntgenstraling van neutronensterren en zwarte gaten, die verder nogal op elkaar lijken. Daarmee kon onder meer de straal van een neutronenster kon worden bepaald. Hij ontwierp een speciale röntgentelescoop, die jarenlang gebruikt is in een Italiaans-Nederlandse satelliet SAX om in de analyse van zgn. ‘Gammaray-bursts’, de geboorte van zwarte gaten vast te stellen. 
 

Handout

Les 3 – ‘Mensen op de maan en Mars’

Erik Laan

Samenvatting:

Erik vertelt over de ruimtevaart in het algemeen, en de (toekomstige) exploratie van de Maan en Mars in het bijzonder. Wat is er gebeurd in het verleden, wat gebeurt er nu en wat valt er op het maanfront in de komende jaren te verwachten. Is er daadwerkelijk een race aan de gang tussen de Chinezen en de Amerikanen? Wat gebeurt er als China als eerste landt op de Maan? En waarom gaan we eigenlijk terug naar de Maan? En waarom gaan we eigenlijk niet direct naar Mars en slaan we de Maan niet gewoon over?
 

 

Over Erik Laan

Erik werkt sinds 1996 in de Nederlandse ruimtevaart bij Airbus Defense & Space Netherlands, SRON en TNO. Vanaf 2013 deed hij als zelfstandig consultant opdrachten voor diverse internationale ruimtevaartbedrijven en -instituten. In 2019 raakte hij betrokken bij de hogeschool Inholland voor het Space Engineering onderwijs van de opleiding Aeronautical Engineering. Vanaf 2025 is hij in dienst gekomen bij hogeschool Inholland als hoofd van de Space Systems afdeling en coördinator van de Space Engineering Minor.

Handout

 

Les 4 – ‘Van de ESO Very Large naar de Extremely Large Telescope’

Lex Kaper

Samenvatting:

De European Southern Observatory (ESO) is een Europese organisatie die een aantal sterrenwachten beheert in de Atacama woestijn in Chili. Door samenwerking zijn de Europese landen erin geslaagd een internationaal toonaangevend instrumentarium te ontwikkelen met als hoogtepunt de bouw van de grootste telescoop van de wereld, de Extremely Large Telescope (ELT). Tijdens deze lezing zal worden ingegaan op de wetenschappelijke en technische successen van ESO, met nadruk op de Nederlandse rol daarbij. Ook zal worden vooruitgeblikt op het first light van de ELT in 2029, het instrumentarium en het wetenschappelijke onderzoek dat mogelijk zal worden gemaakt. 

Over Lex Kaper
Lex Kaper is hoogleraar Observationele astrofysica en instrumentatie aan de Universiteit van Amsterdam en directeur van het sterrenkundig instituut Anton Pannekoek van de Universiteit van Amsterdam. Kaper is in 1993 (cum laude) gepromoveerd aan de Universiteit van Amsterdam (promotoren prof.dr. Ed van den Heuvel en prof.dr. Henny Lamers) en heeft vervolgens vier jaar gewerkt op het hoofdkwartier van de European Southern Observatory in München. In 1998 keerde hij terug naar Amsterdam als KNAW-onderzoeker. Kaper is de Nederlandse PI [Principal Investigator] van X-shooter, de meest gevoelige spectrograaf in de wereld, gemonteerd achter de ESO Very Large Telescope in 2009. Hij is de NL-PI van MOSAIC, de multi-object spectrograaf van de ESO Extremely Large Telescope (2028), the biggest eye on the sky. Verder is Kaper de vice president van de European Astronomical Society. Zijn onderzoeksgroep werkt aan de vorming, evolutie en dood van zware sterren.

Handout

 

Les 5– ‘De sterrenkunde anno 2026’

Govert Schilling

Samenvatting:
Wetenschapsjournalist Govert Schilling geeft een overzicht van de sterrenkunde anno 2026. De astronomie ziet er de laatste jaren compleet anders uit dan pakweg twintig jaar geleden. Dat komt voor een deel door uiteenlopende nieuwe technologieën, maar ook door de vele nieuwe ontdekkingen die de laatste tijd zijn gedaan, vooral op het gebied van de zogeheten ‘multimessenger-astronomie’. Govert beschrijft de nieuwe vakgebieden en de nieuwe telescopen en observatoria die de komende jaren een belangrijk stempel zullen drukken op de ontwikkeling van de sterrenkunde. Vanzelfsprekend staat hij ook stil bij de laatste ontwikkelingen in het ruimteonderzoek.

Over Govert SchillingGovert Schilling schrijft over sterrenkunde en ruimteonderzoek voor kranten en tijdschriften in binnen- en buitenland. Hij publiceerde bijna honderd boeken over uiteenlopende sterrenkundige onderwerpen, waarvan er vele zijn vertaald in onder andere het Engels, Duits, Italiaans, Russisch, Chinees en Japans. Regelmatig is hij te gast in radio- en tv-programma's om toelichting te geven op nieuwe astronomische ontdekkingen. Voor zijn werk ontving hij diverse prijzen, waaronder de Eureka-prijs van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en de David N. Schramm Award van de American Astronomical Society. In 2007 is planetoïde (10986) Govert naar hem genoemd door de Internationale Astronomische Unie.
 

Handout

Les 6 – ‘Onderzoek van de manen’

Lucas Ellerbroek

Samenvatting:
Het zonnestelsel telt meer dan tweehonderd manen, en sommige daarvan behoren tot de meest intrigerende werelden die we kennen. In deze lezing neemt Lucas Ellerbroek ons mee langs de opmerkelijkste manen van de grote planeten.
Bijzondere aandacht gaat uit naar de ijsmanen Europa (bij Jupiter) en Enceladus (bij Saturnus). Onder hun ijzige korst bevinden zich waarschijnlijk oceanen van vloeibaar water – mogelijke habitats voor leven buiten de aarde. Hij geeft daarbij een vooruitblik op de ruimtemissies JUICE en Europa Clipper, die momenteel onderweg zijn naar het Jupiterstelsel.
Naast deze beroemde ijswerelden komen ook andere bijzondere manen aan bod, van de vulkanische Io tot de mysterieuze Titan. We maken zelfs een uitstapje buiten ons zonnestelsel en bespreken het mogelijke onderzoek naar manen rond planeten bij andere sterren: de zogenaamde exomanen.
De lezing laat zien hoe de manen van ons zonnestelsel zijn veranderd van kleine bijfiguren in het planetenverhaal tot misschien wel de meest veelbelovende plekken om buitenaards leven te zoeken. 

Over Lucas Ellerbroek
Lucas Ellerbroek is astronoom en wetenschapsjournalist. Hij promoveerde aan de Universiteit van Amsterdam op onderzoek naar de geboorte van sterren, werkte aan kometenonderzoek en deed onderzoek naar exoplaneten bij het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Hij schreef het boek Planetenjagers (2014) en publiceert regelmatig over ruimtevaart en sterrenkunde, onder meer voor NRC en National Geographic. In 2026 verschijnt zijn nieuwe boek De Missie, een geschiedenis van de ruimtevaart. Daarnaast is hij voorzitter van de Koninklijke Nederlandse Vereniging voor Weer- en Sterrenkunde (KNVWS). Tijdens deze lezing is hij net terug uit Antarctica, waar hij als sterrengids werkte boven het maanachtige landschap van het zuidpoolgebied.
 

Handout

 

Les 7 – ‘Exoplaneten en de zoektocht naar buitenaards leven’

Ignas Snellen

Samenvatting:
Ignas gaat het in de les eerst hebben over het feit waarom het zo ontzettend moeilijk is om exoplaneten te ontdekken, en daarna beschrijf ik de verschillende detectiemethodes en wat we wel en niet kunnen leren. In het tweede gedeelte geef ik een overzicht van alle belangrijke lessen die we tot nu toe geleerd hebben, en hoe de exoplaneetrevolutie ons hele denken over planeetvorming en planeetstelsels op zijn kop heeft gezet. 

Over Ignas Snellen
Ignas Snellen is hoogleraar Observationele astrofysica aan de Universiteit Leiden. Zijn voornaamste onderzoeksgebied is exoplaneten. De groep van Snellen ontwikkelt observatie en data-reductie technieken voor de telescopen op de grond, en in het bijzonder voor de toekomstige Extremely Large Telescopes (ELT).

 

Handout

Les 8 – ‘Melkwegstelsels: de bouwstenen van het heelal’

Henny Lamers

Samenvatting:

Melkwegstelsels (sterrenstelsels) zijn verzamelingen van vele miljoenen tot miljarden sterren met ijle gas- en stofwolken ertussen. Alleen de ruimte tussen de sterrenstelsels is bijna helemaal leeg. Het sterrenstelsel waarin wij zelf en onze Zon huizen is de Melkweg. Melkwegstelsels komen voor in allerlei maten en soorten: prachtige spiraalstelsels, elliptische stelsels met de vorm van een rugbybal en kleine onregelmatige stelsels. Die laatsten zijn veruit in de meerderheid!
Ver weg, dus in het verre verleden, vinden we alleen kleine onregelmatige stelsels. Zijn dat de bouwstenen van de latere grote stelsels zoals het onze? De laatste jaren zijn er spectaculaire opnamen gemaakt van botsende stelsels. Wat gebeurt er dan? Kan dat de spiraalstelsels verklaren?
We weten dat de eerste sterrenstelsels relatief snel na de Oerknal, in minder dan een miljard jaar, gevormd zijn. Modellen van het jonge heelal hebben grote moeite om dit proces te verklaren. Want hoe kon materie zich concentreren in een fase waarin de ruimte heel snel expandeerde?
Deze en andere vragen komen aan bod in deze lezing, waarin niet alleen veel prachtige opnamen van de Hubble en de Webb ruimtetelescopen worden vertoond, maar ook bijzondere animaties van botsende stelsels, met een duidelijke uitleg.

Over Henny Lamers

Prof. dr. Henny Lamers is een befaamd sterrenkundige en emeritus-hoogleraar ‘Astrofysica en Ruimte Onderzoek’ aan het Sterrenkundig Instituut van de Universiteit Utrecht en de Universiteit van Amsterdam. Zijn onderzoeksterrein bestrijkt vele facetten van ster-evolutie, sterwinden en massaverlies. De laatste jaren doet hij onderzoek met de Hubble Space Telescope naar sterhopen in botsende sterrenstelsels.
Hij heeft honderden wetenschappelijke artikelen geschreven, gaf van 1974 tot zijn emeritaat in 2006 colleges aan de Universiteit Utrecht  (in 2003 door de studenten gekozen als de beste docent!), plus gastcolleges in België, Frankrijk, Italië, USA, Brazilië, Chili en Korea. Hij was veelvuldig  gasthoogleraar aan de Universiteiten van Colorado en Wisconsin, en in Seattle,  ‘visiting scientist’ aan NASA’s Goddard Space Flight Center en het Hubble Space Telescope Institute in Baltimore.
Hij is lid van de Koninklijke Nederlandse Academie van Wetenschappen en erelid van de American Astronomical Society. Er is een planetoide naar hem genoemd.
Henny is ook zeer actief in de popularisatie van de sterrenkunde. Hij gaf meer dan 900 populaire lezingen in binnen en buitenland, inclusief 8 lezingen tijdens een tocht op een raft door de Grand Canyon. Hij geeft colleges Hoger Onderwijs Voor Ouderen (HOVO) in Amsterdam, Utrecht en Nijmegen. Die worden door zijn cursisten zeer hoog gewaardeerd.
Zijn serie AstroBoekjes bracht hem in contact met Rob. In 2015 maakten zij het boek ‘De Oerknal en het uitdijend heelal - Zoeken naar het begin van alles’. Ook hij geeft steeds weer een les in Robs cursus ‘Leer het heelal begrijpen’, over datzelfde onderwerp, de Oerknal.

 

Handout

 

Les 9 – ‘Botsende Melkwegstelsels: Kosmisch Vuurwerk’

Henny Lamers

Samenvatting:
Melkwegstelsels zijn enorme concentraties van sterren, gas en stof.  De kleinste melkwegstelsels hebben afmetingen van een paar duizend lichtjaar en de grootste stelsels van honderdduizend lichtjaar. Veel melkwegstelsels zijn afgeplat en vertonen een prachtige spiraalstructuur. Ook onze zon met zijn planeten maakt deel uit van een groot spiraalstelsel: ‘onze Melkweg’.
Door hun grote afmetingen en snelheden en door hun neiging tot samenscholen komen botsingen of bijna-botsingen van melkwegstelsels vaak voor. Het is eerder regel dan uitzondering dat stelsels elkaar treffen en samensmelten! Ons eigen melkwegstelsel heeft in het verleden veel botsingen ondergaan en daarbij kleinere melkwegstelsels opgeslokt: we noemen dat “galactisch kannibalisme”. Wist U dat ons melkwegstelsel nu! Een klein stelsel aan het verorberen is? En dat we over 4 miljard jaar zullen botsen met het grote Andromeda sterrenstelsel?
De Hubble en de James Webb Ruimte Telescopen hebben veel botsende en bijna-botsende melkwegstelsels waargenomen. De sterke invloed van de zwaartekracht zorgt daarbij voor fascinerende verschijnselen: bruggen, staarten, spiraalarmen en enorme geboortegolven van sterren.
De spreker zal spectaculaire opnamen van (bijna-)botsingen laten zien en die verschijnselen op eenvoudige wijze uitleggen. Films met computerberekeningen van botsende stelsels helpen daarbij om te begrijpen wat er gebeurt bij zulke botsingen. Er is ruim gelegenheid vragen te stellen.

Over Henny Lamers

Zie hierboven.

Handout

 

Les 10 – ‘Ruimtetelescopen: De scherpste ogen op de kosmos’

Jeffrey Bout

Samenvatting:

Hoog boven de aarde zweeft een vloot aan ruimtetelescopen die ons een blik gunt op een heelal vol uitersten. Bekende iconen als Hubble en Webb zoomen in op de meest subtiele structuren. Andere observatoria turen juist naar het grote geheel, zoekend naar verborgen patronen, kosmische afwijkingen en raadselachtige gebeurtenissen. Met de jaren maakt de technologie enorme sprongen, waardoor we steeds verder en dieper kunnen kijken. De volgende generatie verkenners staat al klaar om de grenzen van ons weten opnieuw te verleggen. Welke fundamentele mysteries gaan we de komende jaren hiermee oplossen? 

Over Jeffrey Bout

Jeffrey Bout studeerde sterrenkunde in Groningen en is sindsdien actief als sterrenkunde popularisator. Hij verzorgt lezingen en cursussen en werkt als presentator bij het Artis Planetarium in Amsterdam. Daarnaast is hij docent elektrotechniek aan de Hanzehogeschool in Groningen.

 

Handout

 

Les 11 – ‘Kleine werelden van het zonnestelsel’

Rob Walrecht

Samenvatting:

Na de Voyagers waren er geen ‘eerste ontmoetingen’ geweest met ‘grotere kleine’, mysterieuze zonnestelselobjecten, tot 2011. Toen begon een decennium waarin verschillende van die intrigerende kleine werelden werden bezocht, met langdurige bezoeken en flitsende flyby’s. Het begon toen de sonde Dawn bij Vesta (2011-2012) aankwam, waarna de sonde Rosetta ruim twee jaar een komeet achtervolgde. Later werden de kleine planetoïden Bennu en Ryugu bezocht, langdurig van dichtbij bestudeerd en zelfs ‘bemonsterd’ (in 2018-2019). De klapper kwam echter in 2015 toen twee dwergplaneten werden bezocht: Ceres (2015-2018) door diezelfde Dawn, en Pluto met een scheervlucht door de sonde New Horizons.  Die laatste bezocht begin 2019 zelfs nog een voordien onbekend ver ijswereldje, Arrokoth.

Dit is het verhaal van de indrukwekkende ontdekkingen van die bijzondere aardse planeetverkenners en van wat we daardoor nu weten over deze voordien vrijwel onbekende kleine werelden.

Over Rob Walrecht:

Zie de betreffende pagina in het menu, als je tijd hebt.