Astrofysicus: Ruimtewezens kunnen mogelijk sterren laten verdwijnen

‘We zoeken het schijnbaar onmogelijke – sterren die verdwijnen. Het kan de weg vrijmaken voor een nieuwe natuurkunde of ons op het spoor brengen van ontwikkeld buitenaards leven,’ zegt astrofysicus en projectleider Beatriz Villarroel van het instituut voor theoretische natuurkunde in Stockholm.

Wat sterren ook kunnen, zomaar verdwijnen doen ze niet. Dus als een ster ineens weg is, zijn er maar twee mogelijke verklaringen: hij is verdwenen door onbekende natuurkunde – of superintelligente buitenaardse wezens houden hem verborgen voor onze telescopen.

Dode sterren schijnen nog

Duizenden jaren lang dachten astronomen dat sterren eeuwig en onveranderlijk waren. Tegenwoordig weten we dat alle sterren een levenscyclus doormaken, maar de levensduur is lang en een opgebrande ster laat een duidelijk spoor na.

Een ster als de zon schijnt tientallen miljarden jaren gelijkmatig. Dan zwelt hij op tot een rode reus die nog een paar miljoen jaar schittert. Uiteindelijk stuurt de reus zijn buitenste lagen de ruimte in als een lichtgevende nevel en stort hij in tot een kleine, witte dwergster.

De dwergster is dood in de zin dat er geen fusieprocessen meer plaatsvinden in zijn kern. Maar de dwerg is nog zo heet dat hij zowel zwak wit licht als infrarode warmtestraling uitzendt, dus een dode ster die op de zon lijkt, is niet zomaar weg.

En de meest voorkomende sterren in de Melkweg, rode dwergsterren, hebben een levensverwachting die langer is dan de huidige leeftijd van het heelal, dus het is onwaarschijnlijk dat sommige al gedoofd zijn.

Gezien de zeer zichtbare sterfprocessen van sterren is het geen wonder dat Beatriz Villarroels zoektocht naar ontbrekende sterren aanvankelijk op enige scepsis van andere astrofysici stuitte. Toch ging ze er al mee aan de slag tijdens haar promotieonderzoek.

Villarroel werd geholpen door twee studenten. Dag en nacht bestudeerden de jonge wetenschappers de oude sterrenkaarten die van 1950 tot 1966 door de Samuel Oschin-telescoop waren gefotografeerd. Eerst vergeleken ze de foto’s met een recentere dataset van dezelfde telescoop, gemaakt in 1977-1999, en vervolgens met een dataset van veel meer sterren van de Sloan Digital Sky Survey.

De drie sterrenkijkers waren jong en bevlogen, en zoals Villarroel zegt, geen enkele senior in de zaal had hun enthousiasme kunnen temperen.

Later sloten meer wetenschappers zich aan bij het VASCO-project, en een paar jaar geleden voegde het team nieuwe waarnemingen toe van het grote Pan-STARRS-onderzoek, waarbij de Haleakalā-telescoop in Hawaï voortdurend de hemel afspeurt naar veranderlijke objecten.

In 2019 stelden de VASCO-onderzoekers in een wetenschappelijk artikel vast dat 100 lichtbronnen op de oude foto’s nu niet meer terug te vinden zijn.

De Zweedse wetenschappers willen de stippen nu per geval bestuderen met grote, moderne telescopen die duizenden malen verder de ruimte in kijken dan de Samuel Oschin-telescoop. Het doel is te zoeken naar verre, achterliggende lichtbronnen die mogelijk zijn opgeflakkerd tot de nu verdwenen lichtvlekken op de oude foto’s.

Negen stippen vragen om uitleg

Beatriz Villarroel schat dat veel van de vluchtige lichtbronnen afkomstig zijn van verre rode dwergsterren, die door hevige magnetische kortsluitingen korte tijd honderden malen helderder kunnen schijnen dan normaal.

Maar negen ontbrekende stippen kunnen niet op die manier worden verklaard, stelden de onderzoekers vast in een artikel in Nature uit 2021, want de stippen op de fotografische plaat van 12 april 1950 zijn niet rood genoeg om van rode dwergsterren afkomstig te kunnen zijn.

De onderzoekers hebben systematisch de ene verklaring na de andere uitgesloten. Eerst de banale: de stippen zijn geen speekseldruppels op de fotografische plaat of spookstippen die kunnen ontstaan als een plaat per ongeluk tweemaal wordt gebruikt.

De astronomie heeft ook nog geen verklaring kunnen geven. De onderzoekers onderzochten dit specifieke deel van de hemel met de grote 10,4-m telescoop, Gran Telescopio Canarias, op La Palma. Deze kijkt veel verder het heelal in dan de oude Samuel Oschin-telescoop, maar de onderzoekers hebben geen bewijs gevonden van verre lichtbronnen die de stippen gevormd kunnen hebben.

Bekende astronomische fenomenen kunnen ook worden uitgesloten. Er is geen zichtbare nagloed van gammaflitsen of radioflitsen van een ver stelselcluster. Ten eerste zouden de flitsen sinds 1950 waarschijnlijk met tussenpozen zijn teruggekeerd, en ten tweede liggen de negen lichtstippen te dicht bij elkaar.

Gemiddeld komt er 1,63 keer per dag een gamma- of radioflits voor binnen een vierkante graad van de hemel. Maar hier waren er negen gelijktijdige flitsen binnen een half uur in een gebied van slechts 10 x 10 boogminuten, en er gaan 60 boogminuten in een graad.

De lichtstippen kunnen evenmin afkomstig zijn van kunstmatige lichtbronnen in de ruimte, zoals de weerschijn van satellieten of ruimtepuin. ’s Werelds eerste sonde werd pas zeven jaar later gelanceerd.

Ster verandert in zwart gat

De VASCO-onderzoekers zijn geïnteresseerd in allerlei soorten objecten die om onverklaarbare redenen uit de lucht verdwijnen. De negen stippen waren slechts flitsen, maar Villarroel zou het liefst een ster vinden die sinds mensenheugenis te zien is en dan ineens verdwijnt.

Volgens de natuurkundetheorie is er maar één mogelijkheid dat een ster spoorloos verdwijnt. Dit verschijnsel wordt een mislukte supernova genoemd.

Supernova’s behoren gewoonlijk tot de helderste explosies in het heelal. Sommige worden veroorzaakt door een reuzenster met meer dan acht zonnemassa’s die aan het eind van zijn levenscyclus explodeert. Daarbij imploderen de binnenste lagen van de ster tot een neutronenster of zwart gat, terwijl de buitenste lagen de ruimte in worden geslingerd in een explosie die in sterrenstelsels tot op honderden miljoenen lichtjaren afstand te zien is.

Maar reuzensterren van 18-25 zonnemassa’s kunnen in theorie volledig imploderen, waarbij hun hele massa in een onzichtbaar zwart gat terechtkomt.

Een mislukte supernova geeft weinig of geen licht, dus de ster verdwijnt dan zonder een spoor achter te laten.

Het verschijnsel kan een verklaring zijn voor enkele van de 100 ontbrekende lichtvlekken die door de VASCO-onderzoekers zijn ontdekt, maar niet voor de negen stippen van 12 april 1950. In dat geval zouden er vóór 1950 negen reuzensterren in het gebied zijn geweest, en dat is niet zo.

De onderzoekers staan voor een raadsel, en de lichtstippen zijn zo mysterieus dat het idee dat ze door ruimtebeschavingen zijn veroorzaakt, niet eens zo gek lijkt.

Astronomen schatten dat het heelal een miljard bewoonbare planeten heeft, dus er is een goede kans dat er andere beschavingen zijn. Aangezien het heelal drie keer zo oud is als de aarde, zijn veel daarvan mogelijk veel ouder en technologisch geavanceerder dan wij. En misschien geven ze op deze manier hun bestaan wel aan ons prijs.

Aliens pakken sterren in

Sinds halverwege de 20e eeuw luisteren astronomen naar buitenaardse wezens via radiosignalen, want veel meer was er destijds nog niet. Maar E.T. heeft nog niet gebeld. Met haar zoektocht naar ontbrekende sterren – die misschien geen sterren zijn – is Beatriz Villarroel aan een nieuw hoofdstuk begonnen in het zoeken naar intelligent leven in de ruimte.

Buitenaardse wezens zouden in theorie kunnen communiceren met intergalactische lasers die aan de hemel flitsen. Of misschien werd ons zonnestelsel op 12 april 1950 waargenomen door buitenaardse ruimtevaartuigen met enorme zonnezeilen die het zonlicht weerkaatsten op de fotografische plaat van de Samuel Oschin-telescoop als negen stervormige stippen.

In 1960 ventileerde de Engelse natuurkundige Freeman Dyson een nog gewaagder vermoeden over buitenaardse technologie: een geavanceerde beschaving heeft vroeg of laat geen energie meer op haar thuisplaneet. Om zich te kunnen blijven ontwikkelen, moet ze uiteindelijk alle energie van de ster in haar planetenstelsel aftappen.

Volgens Dyson zouden de aliens gedurende een aantal jaren de hele ster omringen met zonne-energiecentrales, tot een zogeheten dysonbol. Dit idee sluit aan bij de zoektocht van het VASCO-project naar ontbrekende sterren, want zo’n bol zou het meeste zichtbare licht van de ster wegnemen.

De Russische natuurkundige Nikolai Kardashev ging nog een stap verder en stelde dat ruimtebeschavingen de energie uit een heel sterrenstelsel zouden kunnen halen.

Zwarte gaten geven E.T. energie

Onlangs opperde de astrofysicus Tiger Hsiao van de National Tsing Hua University in Taiwan dat buitenaardse wezens misschien zelfs energie kunnen halen uit actieve zwarte gaten. Een gloeiende gasschijf draait rond het gat op zijn weg naar de leegte, en het extreem hete gas zendt veel licht en straling uit.

Hsiao heeft berekend dat een dysonbol rond een actief superzwaar zwart gat van 4 miljoen zonnemassa’s genoeg energie kan leveren om de energie van 100 miljard sterren te evenaren. En aangezien het gat zijn enorme massa samenperst in een klein volume, is het zwarte monster wellicht makkelijker te omringen met zonne-energiecentrales dan een ster.

‘Als ik E.T. was en een heel sterrenstelsel van energie kon beroven, zou ik geen dysonbollen rond alle sterren bouwen. Ik zou meteen naar een actief supermassief zwart gat gaan,’ zegt Beatriz Villarroel.

Hsiao’s speculatie is zeer relevant voor de zoektocht naar de verdwenen lichtbronnen. Astronomen hebben ontdekt dat het licht van gasvormige superzware zwarte gaten over een periode van jaren of decennia flink kan variëren.

De snelle variaties zijn zo vreemd dat niet kan worden uitgesloten dat ontwikkelde ruimtebeschavingen ingrijpen in zwarte gaten op manieren die voor ons op tovenarij lijken.

Wetenschappers vragen onze hulp

Telescopen brengen de sterrenhemel in kaart als nooit tevoren, van de sterren in de Melkweg tot sterren in verre stelsels op miljarden lichtjaren afstand. Dit vergroot de kans om te achterhalen of sterren, actieve zwarte gaten of hele stelsels echt op onverklaarbare wijze kunnen verdwijnen.

Maar er is een praktisch probleem. De hoeveelheid gegevens is bijna niet meer te overzien, zelfs niet als computers de sterrenkaarten nalopen. Het VASCO-project probeert deze uitdaging op twee manieren aan te gaan.

Zo hebben de Zweedse onderzoekers een website opgezet waar amateurastronomen kunnen helpen om oude foto’s van de nachtelijke hemel te vergelijken met recentere kaarten. Het VASCO-project heeft tot dusver 120.000 reacties ontvangen, die nader zullen worden onderzocht.

Beatriz Villarroel vindt het leuk dat er veel reacties komen van jongeren in arme Afrikaanse landen, die niet over moderne telescopen beschikken – een mobiele telefoon is genoeg om mee te doen aan de jacht op vermiste sterren en E.T.

Verder werkt Villarroel samen met de wiskundige Kristiaan Pelckmans van de universiteit van Uppsala in Zweden. De Belg ontwikkelt computerprogramma’s op basis van kunstmatige intelligentie die zelfstandig sterrenkaarten uit verschillende perioden vergelijken en eventuele veranderingen kunnen opsporen.

Hoewel de kaarten van het heelal tegenwoordig veel uitgebreider zijn, zullen de oude sterrenkaarten van de Samuel Oschin-telescoop van onschatbare waarde blijven bij het zoeken naar verloren lichtbronnen – en niet alleen omdat we aan de hand daarvan een jarenlange ontwikkeling kunnen volgen.

‘Je zou nu nooit meer zo’n kaart kunnen maken, nu de nabije ruimte vol satellieten en ruimteafval zit, die lichtvervuiling kunnen geven. De Samuel Oschin-telescoop nam de oorspronkelijke, ongerepte hemel waar, en dat maakt de oude foto’s uniek,’ aldus Beatriz Villarroel.

De jonge sterrenkijker zal nu opnieuw nagaan of de negen onverklaarbare stippen het gevolg kunnen zijn van een of andere verontreiniging van de fotografische plaat waar nog niemand aan heeft gedacht. Zo niet, dan wil ze serieus onderzoeken of er op 12 april 1950 buitenaardse wezens in het spel waren.