1.1. Ontstaan en opbouw van het heelal
1.1.1. Ontstaan van het heelal
• Hemellichaam = object dat van nature voorkomt in het heelal
o Planeet: Een planeet draait rond een ster en zendt geen licht uit.
o Maan: Een hemellichaam dat rond een planeet draait.
o Ster: Een Ster zendt licht uit. (bv. Zon)
Astrologie = verband tussen lot van de mens en stand van hemellichamen (geen wetenschap)
Astronomie = observatie van alle fenomenen buiten atmosfeer van de aarde (wetenschap)
Poolshoogte
à breedtegraad bepalen
à met Jacobstaf
Poolshoogte
= de hoek tussen de horizon en de poolster 69 jaar
= de hoogte van de poolster 1 jaar = 88 dagen
= noorderbreedte
In ons Zonnestelsel Buiten ons Zonnestelsel
in kilometer In astronomische eenheid (AE) in lichtjaren (lj)
Afstand Zon – planeten Afstand Zon – planeten = Afstand die het licht aflegt in 1 jaar
afstand Zon – aarde is 150 miljoen km 1 AE = 150 miljoen km met snelheid van 300 000 km/sec
𝒅
(300 000 km/s =) v = 𝒕
9e7 = 9 . 107 9e10 = 9 . 1010
1.1.2. Ontstaan van materie
1 Big Bang • Hete, kleine ophoping van energie begint plots uit te zetten = inflatie .
of oerknal • Het universum bestaat uit een hete soep van elektronen, protonen, neutronen en fotonen
(lichtdeeltjes)
2 2 minuten • Door afkoeling kunnen protonen en neutronen de eerste kernen vormen (nucleosynthese).
later • Het heelal is nog te heet om atomen te vormen. Elektronen bewegen vrij rond, botsend met
lichtdeeltjes, waardoor het heelal mistig is.
3 380 000 • Verdere afkoeling leidt tot het ontstaan vd eerste atomen, voornamelijk helium en waterstof.
jaar later • Elektronen binden zich met de atoomkernen, waardoor licht nu vrij kan bewegen en het heelal
doorzichtig wordt.
4 200 • Zwaartekracht zorgt ervoor dat helium en waterstof aaneensluiten tot gigantische gaswolken.
miljoen • Kleinere gaswolken storten ineen en vormen de eerste sterren en sterrenstelsels.
jaar later
Miljard • Expansie vh universum begint te versnellen.
jaar later
5 9 Miljard • Ontstaan Zonnestelsel. De aarde is 4,54 miljard jaar oud, en de Zon is 4,6 miljard jaar oud.
jaar later
6 10 miljard • Het eerste leven ontstaat op aarde.
jaar later
13,82 • Het universum dijt nog steeds verder uit.
miljard • Nieuwe sterren en planeten worden gevormd doordat oude sterren sterven en zware
jaren elementen de ruimte in stoten.
later (nu)
Elektromagnetische straling = energie = Fotonen = lichtdeeltjes
1. Inflatie
2. Nucleosynthese à mistig
3. Atomen worden gevormd à doorzichtig heelal
,Gravitatiekracht strekt steeds meer materie naar gebieden die een grotere dichtheid hebben. IJlere regio’s
worden daardoor nog leger
1.1.3. Structuur van het heelal
1.1.3.1. Structuur HET HEELAL – STER (Zon)
Ster
à bolvormig
à bestaat uit geïoniseerd gas of plasma
à bestaat voornamelijk uit helium en waterstof
v Kern
à 15 miljoen °C Positron = anti-deeltje van elektron
à Kernfusie of proton-protonreactie Neutrino = ongeladen deeltje
à Waterstof wordt in helium omgezet P+ à No + positron + neutrino
à Gammastralen of fotonen komen vrij Als deze kernfusie stopt begint fusie
van He naar C
v Stralingszone:
à Functie: energietransport door straling
à Kenmerk: Fotonen verliezen langzaam energie tijdens hun reis naar buiten zonder materiële
beweging
v Convectiezone:
à Functie: energietransport door hete gasbellen (plasma)
à Kenmerk: Hete plasma gaat stijgen. Fotonen verliezen energie door interactie met
elektronen (Compton-effect), à lage frequentie à zichtbaar licht
v Fotosfeer
à 6000°C
à Zonnevlekken aanwezig (koelere, donkere plaatsen)
v Chromosfeer
à enkel zichtbaar bij Zonsverduistering
à protuberansen = Extreme ontploffingen van geladen deeltjes die
Zonnewind vormen
v Corona
à Buitenste laag
à Enkel zichtbaar bij Zonsverduistering
à Superhete ijle gassen
zonnevlekken ontstaan dr magnetische veldlijnen à protuberansen (explosie van materie van Zon)à veldlijn knaptà
Zonnevlam (zichtbaar licht, röntgen + elektronen en protonen) à zonnewind ( protonen en elektronen) à poollicht
• Zonnevlekken: Ontstaan door magnetische veldlijnen
• Protuberansen: Explosies van materie die zonnewind vormen
• Zonnevlammen: Ontstaan als veldlijnen (gevangen E) knappen, resulterend in de vrijlating van zichtbaar licht,
röntgenstraling, elektronen en protonen
• Zonnewind: Bestaat uit protonen en elektronen die materie van de zon afblazen
• Poollicht: Geassocieerd met de interactie van de zonnewind met het aardmagnetisch veld
Zichtbaar
1 – 3 – 2 -4 (groot nr klein)
, 1.1.3.2. Structuur HET HEELAL – Sterrenstelsel (Melkweg)
Sterrenstelsel = verzameling van miljarden sterren, gas en donkere materie die door onderlinge aantrekkingskracht
worden samengehouden
v Soorten sterrenstelsel
à Balkspiraalstelsel: armen vertrekken vanuit balk
à Spiraalstelsel: armen vertrekken vanuit kern
à Elliptisch stelsel: geen afgelijnde spiraalarmen
Kern komen meeste sterren voor Schijf met jonge sterren
Halo bestaat uit stof, gas en bolhopen
à Bolhopen zijn oude sterren achtergebleven door een botsing met ander stelsel
¡ Melkweg
o Spiraalarmen
o 1omwenteling in 225 miljoen jaar
o Snelheid van 210 - 235 km/s
Het Andromedastelsel
à Op een afstand van 2,5 miljoen lichtjaar
à Over 4 miljard jaar zal het botsen met ons Melkwegstelsel Zwart gat in de kern
1.1.3.3. Structuur HET HEELAL – Cluster - Supercluster – Netwerk van Superclusters
Cluster = verzameling van enkele tientallen sterrenstelsel = Lokale groep
Supercluster= verzameling van enkele Clusters
Lokale supercluster = Virgosupercluster = Lokale supergroep
Netwerk van supercluster= verzameling van enkele superclusters = Grote Muur van Sloan
1.1.5. Een evoluerend heelal Grootte heelal: 93 miljard lichtjaar Veel donkere materie
(onzichtbare materie) à
Donkere materie: Materie die volgens berekeningen van kosmologen aanwezig moet zijn, Weinig donkere materie à
meer massa à meer Fz
minder massa à minder Fz
maar niet direct zichtbaar is.
Het licht wordt afgebogen door de zwaartekracht van de donkere materie. (stralen vd ster
wijken af) à aanwezigheid donkere materie
• Gesloten heelal:
o Kenmerk: Fz sterker dan de expansie.
o Toekomst: Expansie stopt, sterrenstelsels bewegen naar elkaar toe en het heelal krimpt samen (Big Crunch).
• Vlak heelal: Flat Universe
o Kenmerk: Fz en expansie zijn in balans
o Toekomst: Expansie vertraagt, maar stopt nooit. Het heelal blijft uitdijen, wat leidt tot een Big Freeze.
• Open lineair heelal:
o Kenmerk: Fz vertraagt de expansie, maar stopt deze niet.
o Toekomst: Expansie gaat door met afnemende snelheid, wat leidt tot een Big Freeze.
• Open exponentieel heelal: meest waarschijnlijk
o Kenmerk: Donkere energie overheerst, waardoor de expansie versnelt.
o Toekomst: De versnelling van de expansie neemt toe sterker door een overmaat aan donkere energie, wat
kan leiden tot een Big Rip waarin alle structuren worden vernietigd
¡ Big Crunch (gesloten heelal)
à Veel donkere materie & weinig donkere energie
à heelal krimpt weer ineen na de stop vd expansie (Strerrenstelsel bewegen terug naar elkaar door Fz)
¡ Big Freeze of Big Chill (open lineair heelal)
à Veel donkere energie & weinig donkere materie
à Het heelal blijft uitdijen, maar op een steeds lager tempo. Alles koelt af tot een koel, donkere leegte
¡ Big Rip (open exponentieel heelal)
à Hoeveelheid donkere materie < dan bij Big Chill, maar er is meer donkere energie
à De versnelling vd expansie blijft toenemen tot het heelal uit elkaar wordt gerukt.
à Versnelt uitzetting vh heelal (door overmaat aan donkere enegrie), gravitaitkracht is niet sterk genoeg
om uiteenzetting tegen te houden, uiteindelijk wordt alle materie uit elkaar getrokken.
1.1.1. Ontstaan van het heelal
• Hemellichaam = object dat van nature voorkomt in het heelal
o Planeet: Een planeet draait rond een ster en zendt geen licht uit.
o Maan: Een hemellichaam dat rond een planeet draait.
o Ster: Een Ster zendt licht uit. (bv. Zon)
Astrologie = verband tussen lot van de mens en stand van hemellichamen (geen wetenschap)
Astronomie = observatie van alle fenomenen buiten atmosfeer van de aarde (wetenschap)
Poolshoogte
à breedtegraad bepalen
à met Jacobstaf
Poolshoogte
= de hoek tussen de horizon en de poolster 69 jaar
= de hoogte van de poolster 1 jaar = 88 dagen
= noorderbreedte
In ons Zonnestelsel Buiten ons Zonnestelsel
in kilometer In astronomische eenheid (AE) in lichtjaren (lj)
Afstand Zon – planeten Afstand Zon – planeten = Afstand die het licht aflegt in 1 jaar
afstand Zon – aarde is 150 miljoen km 1 AE = 150 miljoen km met snelheid van 300 000 km/sec
𝒅
(300 000 km/s =) v = 𝒕
9e7 = 9 . 107 9e10 = 9 . 1010
1.1.2. Ontstaan van materie
1 Big Bang • Hete, kleine ophoping van energie begint plots uit te zetten = inflatie .
of oerknal • Het universum bestaat uit een hete soep van elektronen, protonen, neutronen en fotonen
(lichtdeeltjes)
2 2 minuten • Door afkoeling kunnen protonen en neutronen de eerste kernen vormen (nucleosynthese).
later • Het heelal is nog te heet om atomen te vormen. Elektronen bewegen vrij rond, botsend met
lichtdeeltjes, waardoor het heelal mistig is.
3 380 000 • Verdere afkoeling leidt tot het ontstaan vd eerste atomen, voornamelijk helium en waterstof.
jaar later • Elektronen binden zich met de atoomkernen, waardoor licht nu vrij kan bewegen en het heelal
doorzichtig wordt.
4 200 • Zwaartekracht zorgt ervoor dat helium en waterstof aaneensluiten tot gigantische gaswolken.
miljoen • Kleinere gaswolken storten ineen en vormen de eerste sterren en sterrenstelsels.
jaar later
Miljard • Expansie vh universum begint te versnellen.
jaar later
5 9 Miljard • Ontstaan Zonnestelsel. De aarde is 4,54 miljard jaar oud, en de Zon is 4,6 miljard jaar oud.
jaar later
6 10 miljard • Het eerste leven ontstaat op aarde.
jaar later
13,82 • Het universum dijt nog steeds verder uit.
miljard • Nieuwe sterren en planeten worden gevormd doordat oude sterren sterven en zware
jaren elementen de ruimte in stoten.
later (nu)
Elektromagnetische straling = energie = Fotonen = lichtdeeltjes
1. Inflatie
2. Nucleosynthese à mistig
3. Atomen worden gevormd à doorzichtig heelal
,Gravitatiekracht strekt steeds meer materie naar gebieden die een grotere dichtheid hebben. IJlere regio’s
worden daardoor nog leger
1.1.3. Structuur van het heelal
1.1.3.1. Structuur HET HEELAL – STER (Zon)
Ster
à bolvormig
à bestaat uit geïoniseerd gas of plasma
à bestaat voornamelijk uit helium en waterstof
v Kern
à 15 miljoen °C Positron = anti-deeltje van elektron
à Kernfusie of proton-protonreactie Neutrino = ongeladen deeltje
à Waterstof wordt in helium omgezet P+ à No + positron + neutrino
à Gammastralen of fotonen komen vrij Als deze kernfusie stopt begint fusie
van He naar C
v Stralingszone:
à Functie: energietransport door straling
à Kenmerk: Fotonen verliezen langzaam energie tijdens hun reis naar buiten zonder materiële
beweging
v Convectiezone:
à Functie: energietransport door hete gasbellen (plasma)
à Kenmerk: Hete plasma gaat stijgen. Fotonen verliezen energie door interactie met
elektronen (Compton-effect), à lage frequentie à zichtbaar licht
v Fotosfeer
à 6000°C
à Zonnevlekken aanwezig (koelere, donkere plaatsen)
v Chromosfeer
à enkel zichtbaar bij Zonsverduistering
à protuberansen = Extreme ontploffingen van geladen deeltjes die
Zonnewind vormen
v Corona
à Buitenste laag
à Enkel zichtbaar bij Zonsverduistering
à Superhete ijle gassen
zonnevlekken ontstaan dr magnetische veldlijnen à protuberansen (explosie van materie van Zon)à veldlijn knaptà
Zonnevlam (zichtbaar licht, röntgen + elektronen en protonen) à zonnewind ( protonen en elektronen) à poollicht
• Zonnevlekken: Ontstaan door magnetische veldlijnen
• Protuberansen: Explosies van materie die zonnewind vormen
• Zonnevlammen: Ontstaan als veldlijnen (gevangen E) knappen, resulterend in de vrijlating van zichtbaar licht,
röntgenstraling, elektronen en protonen
• Zonnewind: Bestaat uit protonen en elektronen die materie van de zon afblazen
• Poollicht: Geassocieerd met de interactie van de zonnewind met het aardmagnetisch veld
Zichtbaar
1 – 3 – 2 -4 (groot nr klein)
, 1.1.3.2. Structuur HET HEELAL – Sterrenstelsel (Melkweg)
Sterrenstelsel = verzameling van miljarden sterren, gas en donkere materie die door onderlinge aantrekkingskracht
worden samengehouden
v Soorten sterrenstelsel
à Balkspiraalstelsel: armen vertrekken vanuit balk
à Spiraalstelsel: armen vertrekken vanuit kern
à Elliptisch stelsel: geen afgelijnde spiraalarmen
Kern komen meeste sterren voor Schijf met jonge sterren
Halo bestaat uit stof, gas en bolhopen
à Bolhopen zijn oude sterren achtergebleven door een botsing met ander stelsel
¡ Melkweg
o Spiraalarmen
o 1omwenteling in 225 miljoen jaar
o Snelheid van 210 - 235 km/s
Het Andromedastelsel
à Op een afstand van 2,5 miljoen lichtjaar
à Over 4 miljard jaar zal het botsen met ons Melkwegstelsel Zwart gat in de kern
1.1.3.3. Structuur HET HEELAL – Cluster - Supercluster – Netwerk van Superclusters
Cluster = verzameling van enkele tientallen sterrenstelsel = Lokale groep
Supercluster= verzameling van enkele Clusters
Lokale supercluster = Virgosupercluster = Lokale supergroep
Netwerk van supercluster= verzameling van enkele superclusters = Grote Muur van Sloan
1.1.5. Een evoluerend heelal Grootte heelal: 93 miljard lichtjaar Veel donkere materie
(onzichtbare materie) à
Donkere materie: Materie die volgens berekeningen van kosmologen aanwezig moet zijn, Weinig donkere materie à
meer massa à meer Fz
minder massa à minder Fz
maar niet direct zichtbaar is.
Het licht wordt afgebogen door de zwaartekracht van de donkere materie. (stralen vd ster
wijken af) à aanwezigheid donkere materie
• Gesloten heelal:
o Kenmerk: Fz sterker dan de expansie.
o Toekomst: Expansie stopt, sterrenstelsels bewegen naar elkaar toe en het heelal krimpt samen (Big Crunch).
• Vlak heelal: Flat Universe
o Kenmerk: Fz en expansie zijn in balans
o Toekomst: Expansie vertraagt, maar stopt nooit. Het heelal blijft uitdijen, wat leidt tot een Big Freeze.
• Open lineair heelal:
o Kenmerk: Fz vertraagt de expansie, maar stopt deze niet.
o Toekomst: Expansie gaat door met afnemende snelheid, wat leidt tot een Big Freeze.
• Open exponentieel heelal: meest waarschijnlijk
o Kenmerk: Donkere energie overheerst, waardoor de expansie versnelt.
o Toekomst: De versnelling van de expansie neemt toe sterker door een overmaat aan donkere energie, wat
kan leiden tot een Big Rip waarin alle structuren worden vernietigd
¡ Big Crunch (gesloten heelal)
à Veel donkere materie & weinig donkere energie
à heelal krimpt weer ineen na de stop vd expansie (Strerrenstelsel bewegen terug naar elkaar door Fz)
¡ Big Freeze of Big Chill (open lineair heelal)
à Veel donkere energie & weinig donkere materie
à Het heelal blijft uitdijen, maar op een steeds lager tempo. Alles koelt af tot een koel, donkere leegte
¡ Big Rip (open exponentieel heelal)
à Hoeveelheid donkere materie < dan bij Big Chill, maar er is meer donkere energie
à De versnelling vd expansie blijft toenemen tot het heelal uit elkaar wordt gerukt.
à Versnelt uitzetting vh heelal (door overmaat aan donkere enegrie), gravitaitkracht is niet sterk genoeg
om uiteenzetting tegen te houden, uiteindelijk wordt alle materie uit elkaar getrokken.
