Honor Harger: Een geschiedenis van het heelal in geluid

Ruimte, we weten allemaal hoe het er uit ziet. We zijn al ons hele leven omgeven door beelden van de ruimte, gaande van speculatieve plaatjes van de science fiction tot de inspirerende visies van kunstenaars tot de steeds mooiere foto's die mogelijk zijn door steeds complexere technologieën. Maar terwijl we een ongelooflijk levendig visueel begrip hebben van de ruimte, hebben we geen idee hoe de ruimte klinkt.

Inderdaad, de meeste mensen associëren de ruimte met stilte. Maar het verhaal van hoe we het universum zijn gaan begrijpen is evenzeer een verhaal van luisteren als van kijken. Desondanks heeft bijna niemand van ons ooit de ruimte gehoord. Hoeveel van de aanwezigen kunnen het geluid beschrijven van een planeet of een ster? Als je je het ooit hebt afgevraagd, dit is hoe de zon klinkt.

(Ruis) (Gekraak) (Ruis) (Gekraak)

Dit is de planeet Jupiter.

(Zacht gekraak)

En dit is de ruimtesonde Cassini die rondjes maakt door de ijsringen van Saturnus.

(Gekraak)

Dit is een klomp neutrale materie met hoge dichtheid, roterend in het verre heelal.

(Getap)

Mijn artistieke praktijk draait volledig om het luisteren naar vreemde en wonderlijke geluiden uitgezonden door schitterende hemellichamen die samen ons heelal vormen. En je kan je afvragen hoe we weten wat deze geluiden zijn. Hoe weten we het verschil tussen het geluid van de Zon en het geluid van een pulsar? Het antwoord is de wetenschap van radioastronomie. Radio-astronomen bestuderen radiogolven die vanuit de ruimte komen met behulp van gevoelige antennes en ontvangers, die hun nauwkeurige informatie geven over wat een astronomisch object precies is en waar het zich bevindt in onze nachtelijke hemel. Net als de signalen die we sturen en ontvangen hier op Aarde, kunnen we deze omzetten in geluid door middel van eenvoudige analoge technieken. Daarom is het door middel van luisteren dat we achter een aantal van de belangrijkste geheimen van het universum komen -- de omvang, waar het van gemaakt is en zelfs hoe oud het is.

Dus vandaag ga ik jullie een kort verhaaltje vertellen over de geschiedenis van het heelal door te luisteren. Het ritme wordt bepaald door drie korte anekdotes die laten zien hoe toevallige ontmoetingen met vreemde geluiden ons de belangrijkste informatie gaven die we hebben over de ruimte. Dit verhaal start niet met grote telescopen of futuristische ruimtevaartuigen, maar met een wat meer bescheiden technologie, namelijk hetzelfde medium dat zorgde voor de telecomrevolutie waar we nu allemaal deel van uitmaken: de telefoon.

We schrijven 1876 in Boston, en dit is Alexander Graham Bell die samen met Thomas Watson werkt aan de uitvinding van de telefoon. Een belangrijk onderdeel van hun technische apparatuur was een 800 m lange draad, die over de daken van meerdere huizen in Boston liep. De lijn geleidde de telefoonsignalen die Bell later wereldberoemd zouden maken. Maar zoals elke lange kabel met lading werd het onbedoeld ook een antenne. Thomas Watson luisterde urenlang naar het vreemde gekraak en gesis en gepiep en gefluit dat zijn toevallige antenne ontdekte. Je moet bedenken dat dit zich afspeelt 10 jaar voordat Heinrich Hertz het bestaan van radiogolven bewees, en 15 jaar voor de LC-kringen van Nikola Tesla, bijna 20 jaar voor de eerste uitzending van Marconi. Thomas Watson luisterde dus niet naar ons. We hadden de technologie niet om uit te zenden.

Wat waren die vreemde geluiden dan? Watson luisterde naar radio-uitzendingen op zeer lage frequentie die door de natuur werden veroorzaakt. Een deel van het gekraak en geplof was bliksem, maar het rare gefluit en het vreemd melodieuze getsjilp had een exotischere oorsprong. Met behulp van de allereerste telefoon was Watson in feite in gesprek met de hemel. Hij raadde correct dat een deel van deze geluiden veroorzaakt werd door activiteit op het oppervlak van de Zon. Het was een zonnewind die interageerde met onze ionosfeer waar hij naar luisterde. Een fenomeen dat we aan de uiterste noorder- en zuiderbreedtes van onze planeet kunnen zien als het noorderlicht. Terwijl hij de technologie aan het uitvinden was die de telecomrevolutie zou inluiden, had Watson ontdekt dat de ster in het centrum van ons zonnestelsel krachtige radiogolven uitzond. Per ongeluk was hij de eerste geweest die erop had afgestemd.

Snel 50 jaar vooruitspoelen, en de technologie van Bell en Watson heeft de globale communicatie volledig getransformeerd. Maar om te komen van het gooien van wat draden over de daken van Boston tot het trekken van duizenden km kabel door de zeebodem van de Atlantische Oceaan, dat is niet gemakkelijk. Het duurde dan ook niet lang of Bell onderzocht nieuwe technologieën om hun revolutie te optimaliseren. Radio kon geluid overbrengen zonder kabels. Maar er zit nogal wat verlies op het medium -- het heeft veel last van ruis en interferentie. Dus nam Bell een ingenieur in dienst om die geluiden te bestuderen, om uit te zoeken waar ze vandaan kwamen, met de bedoeling om de perfecte hardware codec te ontwerpen die er komaf mee zou maken, zodat ze radio konden gebruiken voor telefonie-doeleinden.

De meeste geluiden die de ingenieur, Karl Jansky, onderzocht hadden een eerder prozaïsche oorsprong. Het bleek dat het om bliksem ging, of bronnen van elektrische stroom. Maar er was één aanhoudend geluid dat Jansky niet kon identificeren, en het leek op te duiken in zijn radiokoptelefoon, elke dag vier minuten vroeger. Elke astronoom zal je zeggen dat dit een duidelijk teken is dat iets niet van de Aarde afkomstig is. Jansky had een historische ontdekking gedaan: dat hemellichamen radiogolven konden uitzenden even goed als lichtgolven. 50 jaar na de toevallige ontmoeting van Watson met de Zon luidde het geduldige luisteren van Jansky een nieuw tijdperk van ruimteverkenning in: het tijdperk van de radio-astronomie. In de jaren die erop volgden, sloten astronomen hun antennes op luidsprekers aan en leerden meer over onze radiohemel, over Jupiter en de Zon, door te luisteren.

We maken weer een sprong in de tijd. We schrijven 1964 en we zijn opnieuw in de Bell Labs. Eens te meer hebben twee wetenschappers een probleem met ruis. Arno Penzias en Robert Wilson gebruikten de hoornantenne in het Holmdel-laboratorium van Bell om de Melkweg te bestuderen met uiterste precisie. Ze waren aan het luisteren naar de melkweg in high-fidelity. Er was iets mis met de soundtrack. Een mysterieus aanhoudend geluid verstoorde hun onderzoek. Het bevond zich in het microgolfspectrum en leek uit alle richtingen tegelijk te komen. Dit was volkomen absurd. Zoals elke redelijke ingenieur of wetenschapper gingen ze ervan uit dat er een probleem was met de technologie zelf. Het moest aan de schotel liggen. Duiven hadden hun nest gemaakt in de schotel. Zodra ze de duivenuitwerpselen hadden opgeruimd, zou de schotel misschien weer normaal werken, en zou de normale werking kunnen hervatten.

Maar het geluid verdween niet. Het mysterieuze geluid waar Penzias en Wilson naar luisterden, bleek het oudste en belangrijkste geluid dat iemand ooit had gehoord. Het was kosmische straling die dateerde van de geboorte zelf van het universum. Dit was het eerste experimentele bewijs dat de Big Bang bestond en dat het universum op een bepaald moment was geboren, zowat 14,7 miljard jaar geleden. Ons verhaal eindigt dus bij het begin -- het begin van alle dingen, de Big Bang. Dit is het geluid dat Penzias en Wilson hoorden -- het oudste geluid dat je ooit zal horen, de kosmische achtergrond-microgolfstraling die is overgebleven van de Big Bang.

(Fuzz)

Bedankt.

(Applaus)