Je verlaat een feestje. De nacht is voorbij, je voeten zijn moe en de voordeur is letterlijk tien stappen verwijderd. Maar hier is het probleem.
Iemand wil je een meme laten zien. Dan heeft iemand anders een knuffel nodig. Een andere vriend heeft een verhaal over zijn ex dat een volledige monoloog vereist.
Tegen de tijd dat je eindelijk de drempel overschrijdt en de veranda opstapt, is er een uur verstreken.
Dit is het leven van een foton geboren in de kern van de zon.
We weten dat zonlicht er 8 minuten over doet om de 150 miljoen kilometer tussen de ster en de aarde af te leggen. Het voelt onmiddellijk. Het voelt direct. Maar die snelheid geldt alleen voor het laatste deel van de reis. Voordat die energie ooit onze atmosfeer ziet, ondergaat ze een labyrintische reis door het binnenland van de zon die millennia beslaat.
De mythe van de rechte lijn
Het lijkt logisch om aan te nemen dat energie als een kogel rechtstreeks uit het centrum van de zon schiet. Als de ruimte leeg zou zijn, zou een gammafoton de 695,70 kilometer van de kern naar het oppervlak in ongeveer 2,3 seconden afleggen.
Dat is niet wat er gebeurt.
Het binnenste van de zon is een dichte plasmasoep. Het zit zo dicht opeengepakt dat een foton nauwelijks een haarbreedte kan bewegen voordat het tegen een ander geladen deeltje botst. Het wordt geabsorbeerd, gecodeerd en opnieuw uitgezonden in een totaal willekeurige richting. Of het verspreidt zich zijwaarts. Dan nog een keer. En opnieuw.
Natuurkundigen noemen dit een ‘willekeurige wandeling’.
Decennia lang gingen berekeningen ervan uit dat de staplengte (de afstand die een foton aflegt vóór een botsing) constant was. Wetenschappers schatten deze afstand op 0,5 tot 1 centimeter. Ze stopten die cijfers in diffusiemodellen. Het resultaat? Het duurt 3.000 tot 90.00 jaar voordat energie de ster verlaat.
Dichtbij, maar fout.
Een misrekening in de dichtheid
In 1992 verdiepten astrofysici Romas Mitals en Kenneth R. Sills van de Universiteit van Western Ontario zich in de gegevens. Ze merkten een fout op in de aanname van een constante staplengte.
De zon heeft geen uniforme dichtheid. Het wordt zwaarder verpletterd in het midden en lichter naar de randen toe.
Stel je een wetenschapper voor die aan de overkant van de straat staat en je vanuit je auto naar het trottoir ziet lopen. Ze timen dat korte streepje om je loopsnelheid te berekenen. Vervolgens gebruiken ze die snelheid om te raden hoe lang het duurde om door het drukke huis te navigeren.
Ze negeerden de vrienden die je binnen tegenhielden. Ze hebben alleen de vrije ruimte buiten gemeten.
Mitalas en Sills realiseerden zich dat de ‘vrije ruimte’ in de zon veel kleiner was dan eerder werd gedacht, vooral in de binnenste lagen. Toen ze de feitelijke dichtheidsgradiënten van het binnenste van de zon modelleerden, veranderden de cijfers drastisch.
De staplengte daalde tot onder de 0,1 centimeter in meer dan 50% van de straal van de zon.
Kleine aanpassing. Enorme consequentie.
170.000 jaar wachten
Deze correctie heeft niet alleen de schatting aangepast. Het herschreef de tijdlijn.
De verspreidingstijd strekte zich uit van tienduizenden jaren tot ongeveer 170,00 jaar.
Dat is de tijd die energie vastzit in de willekeurige wandeling voordat deze de fotosfeer doorbreekt. Het stuitert, verspreidt zich en drijft dieper en dieper af in statistische onzekerheid totdat het uiteindelijk aan de oppervlakte komt.
Zodra de fotosfeer vrij is, gaat het pad open. Geen deeltjes meer die de weg blokkeren. Het vacuüm van de ruimte is leeg. De energie versnelt met de snelheid van het licht en raakt iets meer dan 8 minuten later de aarde.
De warmte van de oude geschiedenis
Dus de volgende keer dat u de hitte van de zon op uw huid voelt, besef dan dat u geen actuele gebeurtenissen voelt. Je voelt de prehistorie.
De energie die je gezicht verwarmt, verliet de kern meer dan 100.000 jaar geleden. Dat is voordat de oude Egyptenaren de eerste stenen van de piramides legden. Het is voordat de laatste grote ijstijd zich terugtrok. De warmte die je voelt is een fossiel, gegenereerd in het diepe binnenland lang voordat de menselijke beschaving vorm kreeg.
Het foton ontsnapte uiteindelijk. De lange reis eindigde. En nu is het hier.
