Glossarium astronomicum

Wetenschappelijk model

Wetenschappelijke modellen kunnen fysisch, wiskundig, conceptueel of analoog zijn en hebben tot doel bepaalde aspecten van een proces, systeem of fenomeen weer te geven en/of te verklaren. Wetenschappelijke modellen kunnen ook worden gebruikt om voorspellingen te doen, hoewel dat niet betekent dat modellen die geen voorspellingen doen, niet wetenschappelijk zijn. Wetenschappelijke modellen zijn niet altijd bedoeld als ‘feitelijke’ weergaven van de wereld, maar zijn eerder hulpmiddelen waarmee we concepten kunnen onderzoeken die anders abstract, ongrijpbaar en moeilijk te begrijpen zouden zijn. Een voorbeeld hiervan is het geocentrische model: hoewel dit model niet de werkelijkheid van het zonnestelsel weergeeft, wordt het gebruikt bij het bespreken van ideeën met betrekking tot de hemelbol. Soms zijn er meerdere modellen nodig om een concept volledig te verklaren.

Gerelateerde termen:

• Wetenschap • Wetenschappelijke methode

Wetenschappelijke methode

De wetenschappelijke methode wordt vaak ten onrechte voorgesteld als een lineair proces, maar in werkelijkheid is deze dynamisch en gelaagd. Er bestaat geen universele of vaste wetenschappelijke methode en de methoden die wetenschappers gebruiken om de fysieke wereld te onderzoeken, variëren. Belangrijke aspecten van een wetenschappelijke benadering zijn onder meer het belang en de noodzaak van empirische gegevens ter ondersteuning van theorieën, en dat de resultaten reproduceerbaar moeten zijn en door andere onderzoekers moeten worden gecontroleerd. De wetenschappelijke methode omvat een reeks methodologische benaderingen die worden ondersteund door filosofische principes en kan enkele kenmerkende eigenschappen hebben, zoals experimenten, systematische observatie of op bewijs gebaseerde verklaringen, maar is niet beperkt tot deze. Er is geen enkele, universele manier om wetenschap te bedrijven en de doelstellingen van het onderzoek bepalen de methode. De natuur is complex en één universele onderzoeksmethode zal niet voldoende zijn om haar mysteries te ontrafelen.

Gerelateerde termen:

• Wetenschap
• Wetenschappelijk model

Waarneembare heelal

Het waarneembare universum verwijst naar het deel van het universum dat we kunnen zien, namelijk een bol met ons in het middelpunt. De straal van het waarneembare universum wordt bepaald door hoe ver het licht sinds het begin van het universum naar ons toe heeft kunnen reizen. Gebieden aan de rand van het waarneembare universum zijn zo ver weg dat hun licht net genoeg tijd heeft gehad om ons te bereiken in de afgelopen 14 miljard jaar; met andere woorden: gedurende de hele leeftijd van het universum.

De verste gebieden van het universum die we kunnen zien, bevinden zich nu op meer dan 40 miljard lichtjaar afstand. Dit komt doordat het universum sterk is uitgezet sinds het licht dat ons vanuit die gebieden bereikt, werd uitgezonden. Licht van objecten buiten het waarneembare universum heeft nog niet genoeg tijd gehad om ons te bereiken.

Hoe langer we wachten, hoe meer tijd het licht heeft om ons te bereiken en hoe groter het waarneembare universum wordt. Andere waarnemers in de kosmos hebben hun eigen waarneembare universums: een bol met hen in het midden, waarvan de straal de grootste afstand is waarover licht uit andere gebieden de tijd heeft gehad om hen te bereiken.

Gerelateerde termen:

• Versnellend heelal
• Elektromagnetische straling
• Licht
• Lichtjaar
• Ruimtetelescoop
• Heelal

Waterstoffusie

Kernfusie is de overkoepelende term voor alle reacties waarbij lichtere atoomkernen botsen en samensmelten tot een of meer zwaardere atoomkernen. In de astronomie is waterstoffusie de kernfusiereactie waarbij waterstofkernen (elk bestaande uit één proton) worden omgezet in helium-4-kernen (elk bestaande uit twee protonen en twee neutronen die aan elkaar zijn gebonden). De helium-4-kern heeft een massa die kleiner is dan de som van de massa's van de protonen en neutronen waaruit hij bestaat. Volgens de beroemde formule E=mc2 van Einstein komt dat massaverschil overeen met een energieverschil. Wanneer de protonen en neutronen samensmelten tot helium-4, komt de hoeveelheid energie die overeenkomt met dat verschil vrij. Op deze manier dient waterstoffusie als energiebron voor zogenaamde hoofdreekssterren zoals onze zon. Dergelijke sterren bevinden zich in ieder geval enige tijd in een evenwichtstoestand: de hoeveelheid energie die vrijkomt door waterstoffusie in hun kern komt overeen met de energie die deze helder stralende sterren uitstralen in de vorm van licht en andere soorten elektromagnetische straling en deeltjes.

Waterstoffusie verloopt via verschillende tussenstappen. Bij sterren met een massa die gelijk is aan of kleiner is dan die van onze zon, verloopt dit via de zogenaamde proton-protonketen (pp-keten). In de eenvoudigste versie van die reeks reacties fuseren twee waterstofkernen (protonen) tot deuteriumkernen (elk één proton en één neutron), die vervolgens fuseren met nog een waterstofkern tot helium-3 (twee protonen en één neutron). Twee van dergelijke helium-3-kernen fuseren tot helium-4 plus twee resterende waterstofkernen. In sterren met meer dan ongeveer 1,3 keer de massa van onze zon wordt een alternatief proces, de koolstof-stikstof-zuurstofcyclus (CNO-cyclus), de dominante manier om waterstof tot helium te fuseren. Wetenschappers op aarde hebben machines gebouwd om fusiereacties te creëren, in de hoop dat dit in de toekomst een haalbare manier kan worden om energie op te wekken. Waterstoffusie vindt niet alleen plaats in sterren, maar vond ook plaats tijdens de vroege oerknalfase van ons universum.

Gerelateerde termen:

• Waterstof • Kernfusie

Waterstof

Waterstof is het meest voorkomende en lichtste element in het heelal; het heeft de kleinste kernlading omdat het slechts één proton heeft. Wanneer waterstofatomen worden geëxciteerd, bijvoorbeeld door straling van een nabije hete ster, zenden ze licht uit in karakteristieke smalle delen van het spectrum.

Deze waterstofemissielijnen kunnen worden gebruikt om atomaire waterstof te detecteren: met name de waterstof-alfalijn, met zijn rijke rode kleur waardoor waterstofwolken in astronomische beelden prachtig rood verschijnen, en de 21 centimeter (cm) waterstoflijn, die kan worden gebruikt om grote gaswolken in kaart te brengen met behulp van radiotelescopen.

Gerelateerde termen:

• Proton