Maandag 14/10/2019
Metingen in de Grote Magelhaense Wolk werpen nieuw licht op de snelheid waarmee het heelal zichzelf oppompt.

Wetenschap

Een bom onder ons begrip van de kosmos: het heelal dijt sneller uit dan gedacht

Metingen in de Grote Magelhaense Wolk werpen nieuw licht op de snelheid waarmee het heelal zichzelf oppompt. Beeld NASA

De uitdijing van het heelal gaat sneller dan gedacht, blijkt uit metingen die grote implicaties kunnen hebben voor het lot van de kosmos – en dus de mensheid. 

Het is een probleem van ongekende omvang: de “kosmische fietspomp” die het heelal uit elkaar perst, pompt sneller dan voorspeld. Die conclusie trekt Nobelprijswinnaar Adam Riess samen met collega’s na een nieuwe analyse. Het resultaat zet niet alleen ons basale begrip van de kosmos op losse schroeven, maar heeft ook grote implicaties voor het uiteindelijke lot van het heelal.

De aarde is een rozijn in een paasstol van kosmische proporties. Net zoals de afstand tussen krenten, rozijnen en gekonfijt fruit groeit door het rijzen van het beslag, pompt het uitdijend heelal zichzelf op en duwt sterren en sterrenstelsels steeds verder uit elkaar. Dat proces heeft Adam Riess samen met collega’s nu zeer nauwkeurig in kaart gebracht door met ruimtetelescoop Hubble te kijken naar één soort krent: zogeheten pulserende sterren (cepheïden, in vakjargon) in de Grote Magelhaense Wolk, een klein buursterrenstelsel van onze Melkweg.

Eerdere metingen suggereerden al dat het heelal zichzelf zo’n 9 procent sneller oppompt dan gedacht. De nieuwe metingen, opgetekend in een artikel op de wetenschappelijke voorpublicatiesite Arxiv, bevestigen dat beeld. “Het verschil zelf is niet veranderd, maar het vertrouwen waarmee we kunnen beweren dat het bestaat is significant toegenomen”, schrijft Riess in een e-mail.

Overtuigend statistisch bewijs

Tot voor kort was de kans dat de te snelle uitdijing een statisch ongevalletje betrof, iets dat per toeval in de meetgegevens opduikt zonder dat het echt bestaat, een op de drieduizend. Na verwerking van de nieuwe gegevens is dat nog slechts een op de honderdduizend. “We zijn nu het punt gepasseerd waarbij we dit nog kunnen wijten aan een ongelukje”, zegt Riess. “Het verschil bestaat en moet een oorzaak hebben. Die oorzaak zou weleens een nieuwe eigenschap van het heelal kunnen zijn.”

Astronoom Gianfranco Bertone, verbonden aan de Universiteit van Amsterdam, bevestigt dat de publicatie van Riess een bom legt onder ons begrip van de kosmos. “Dit is erg overtuigend statistisch bewijs. Er lijkt iets fundamenteels aan de hand met ons model van het heelal.”

Dat astronomen met argusogen naar het nieuwe resultaat kijken, komt doordat het niet strookt met de verwachte uitdijingssnelheid. Een verwachting die is gebaseerd op alle verzamelde kennis over de manier waarop de kosmos in elkaar steekt. Astronomen berekenen de verwachte uitdijing aan de hand van metingen van de nagloed van de oerknal, de kosmische achtergrondstraling, en laten daarop het kosmologisch standaardmodel (λ-CDM voor intimi) los.

Dat model bevat alles van de wetten van Einsteins algemene relativiteitstheorie tot de meest recente inzichten over het mysterieuze, onbegrepen “donkere spul” in het heelal. Het gaat dan om donkere materie, een onzichtbaar ‘iets’ dat er onder meer voor zorgt dat sterrenstelsels zichzelf niet uit elkaar draaien als een op hol geslagen draaimolen. En om donkere energie, de raadselachtige energie die de fietspomp aanzwengelt waarmee het heelal zichzelf oppompt.

Veel astronomen beschouwen de ware aard van dat donkere spul – samen verantwoordelijk voor zo’n 95 procent van de massa en energie in de kosmos – als het dringendste vraagstuk in de moderne sterrenkunde. Bertone noemt het daarom “juist goed’ dat het standaardmodel nu gebreken vertoont. ‘Het model was eigenlijk te perfect”, zegt hij.

Zo kent donkere materie in het standaardmodel nauwelijks eigenschappen. “Je kunt niet zien of donkere materie bestaat uit klonten met tienmaal het gewicht van de zon, of uit kleine hoopjes ter grootte van een deeltje. Dat is nogal lastig.”

Daarnaast gaat het standaardmodel uit van de simpelste versie van donkere energie die je kunt bedenken: een vorm van energie die tijdens de hele geschiedenis van het universum constant is en overal exact dezelfde waarde heeft. Een fietspomp die altijd en overal hetzelfde ritme volgt, terwijl een beetje variatie wellicht meer voor de hand ligt.

Terug naar de tekentafel

De hoop van Bertone is dan ook dat het nieuwe resultaat kosmologen en natuurkundigen terug naar de tekentafel dwingt, al waarschuwt hij ook dat we niet te hard van stapel moeten lopen. In de conclusie van Riess zit namelijk nog één zwakke plek: de extrapolatie uit de metingen van de kosmische achtergrondstraling. “Die berekening is heel delicaat en ontzettend moeilijk”, zegt hij. “Daar zit nog ruimte voor onzekerheid.”

Desondanks is Bertone enthousiast over het onderzoek, al was het alleen al maar door de enorme implicaties van het resultaat. Wie sleutelt aan de ware aard van donkere energie, verandert namelijk ook direct het uiteindelijke lot van het heelal. Als de kosmische fietspomp niet constant is, kan het heelal straks bijvoorbeeld ook zomaar stoppen met uitdijen.

In dat geval eindigt alles mogelijk niet met een zogeheten “big rip”: het moment dat alle kosmische krenten en rozijnen zo ver uit elkaar zitten dat je, doordat het heelal blijft uitdijen, nooit meer van de ene naar de andere krent kunt komen. Een eenzaam slot waarin de mensheid, als die over vele miljarden jaren nog bestaat, omgeven is door een vormloze kosmische duisternis die eeuwig voortduurt.

Een niet-constante kosmische fietspomp kan dat nogal ongezellige scenario voorkomen. Bertone: “Het is eigenlijk nog te vroeg om erover te speculeren, maar de implicaties die dit onderzoek heeft voor het lot van de mensheid en het heelal als geheel zijn gigantisch.”

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met De Morgen?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van De Morgen rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234