Het heelal zit vol verrassingen

NOG maar een eeuw geleden dachten wetenschappers dat het hele universum niet groter was dan ons sterrenstelsel, het Melkwegstelsel. Maar in de twintigste eeuw is door snelle ontwikkelingen in de sterrenkunde, natuurkunde en technologie ontdekt hoe ontzagwekkend groot de kosmos is. Sommige van die ontdekkingen stemmen ook heel nederig. Zo zijn astronomen er de afgelopen decennia achter gekomen dat ze niet weten waar meer dan 90 procent van het heelal uit bestaat. En door de ontdekkingen die tot die conclusie hebben geleid, zijn wetenschappers gaan twijfelen aan hun inzichten in de grondbeginselen van de natuurkunde zelf. Natuurlijk zijn zulke vragen op zich niet nieuw.

Tegen het eind van de negentiende eeuw ontdekten natuurkundigen bijvoorbeeld iets vreemds aan de snelheid van het licht. Ze kwamen erachter dat licht ten opzichte van een waarnemer altijd dezelfde snelheid heeft, ongeacht de snelheid van de waarnemer. Maar dat leek totaal niet logisch. Albert Einstein loste dit probleem in 1905 op met zijn speciale relativiteitstheorie, die aantoonde dat er niet zoiets bestaat als absolute afstand (lengte), tijd en massa. Nadat hij in 1907 een briljante inval had gekregen die hij „de gelukkigste gedachte van mijn leven” noemde, begon hij zijn algemene relativiteitstheorie uit te werken, die hij in 1916 publiceerde. In dit revolutionaire werk legde hij het verband uit tussen zwaartekracht, ruimte en tijd en verfijnde hij de natuurkundige uitleg van Isaac Newton.

Het uitdijende heelal

Op basis van het destijds beschikbare bewijsmateriaal dacht Einstein dat het heelal statisch is — dat het niet uitdijt en niet krimpt. Maar de Amerikaanse astronoom Edwin Hubble kwam in 1929 met bewijzen die erop duidden dat het universum wel uitdijt.

Hubble loste ook het reeds lang bestaande mysterie op van bepaalde wazige lichtvlekken aan de sterrenhemel, die nevels werden genoemd omdat ze op gaswolken leken. Maar waren dit allemaal nevels in ons Melkwegstelsel, of lagen ze erbuiten, zoals de Britse astronoom Sir William Herschel (1738-1822) ruim een eeuw eerder had geopperd?

Toen Hubble voor het eerst een schatting maakte van de afstand tot een van deze ’nevels’, de Grote Nevel in het sterrenbeeld Andromeda, trok hij de conclusie dat het in feite een sterrenstelsel was dat op een afstand van een miljoen lichtjaar lag. Het lag dus ver buiten het Melkwegstelsel, dat een diameter van ’slechts’ honderdduizend lichtjaar heeft. Hubble bracht de afstanden tot andere nevels in kaart en maakte zo een begin met het onthullen van de immense schaal van de kosmos, wat een revolutie  in de astronomie en kosmologie teweegbracht. *

Kort daarna ontdekte Hubble dat het heelal uitdijt, want hij zag dat verafgelegen sterrenstelsels zich van ons af bewegen. Hij merkte ook op dat sterrenstelsels zich sneller van ons af bewegen naarmate ze verder weg liggen. Deze waarnemingen doen vermoeden dat het heelal vroeger kleiner was dan nu. Toen Hubble in 1929 zijn grensverleggende werk publiceerde, baande hij daarmee de weg voor de ontwikkeling van de oerknaltheorie over het ontstaan van het heelal, de theorie dat het heelal zo’n dertien miljard jaar geleden is ontstaan door een kosmische explosie. Maar daarmee is het beeld nog niet compleet.

Hoe snel dijt het heelal uit?

Sinds de tijd van Hubble proberen astronomen zo nauwkeurig mogelijk de uitdijingssnelheid te meten, die de ’constante van Hubble’ genoemd wordt. Waarom is dat zo belangrijk? Als astronomen kunnen berekenen hoe snel het heelal uitdijt, kunnen ze een schatting maken hoe oud het heelal is. Het tempo waarmee het heelal uitdijt kan bovendien ernstige gevolgen voor de toekomst hebben. Als het heelal namelijk te langzaam uitdijt, zo redeneert men, zou de zwaartekracht het ten slotte kunnen winnen, waardoor alles zou instorten, de zogenoemde ’big crunch’. Maar als het heelal te snel uitdijt, zou het eeuwig kunnen blijven uitdijen en volledig uiteenvallen.

Hoewel preciezere metingen bepaalde vragen hebben beantwoord, zijn er weer andere vragen opgedoken — vragen die twijfel oproepen ten aanzien van het huidige begrip van materie en de fundamentele natuurkrachten.

Donkere energie en donkere materie

In 1998 vonden onderzoekers die licht van een speciaal soort supernova (exploderende ster) analyseerden, bewijzen dat de  uitdijing van het heelal steeds sneller gaat! * In eerste instantie waren de wetenschappers sceptisch, maar de bewijzen stapelden zich al snel op. Natuurlijk wilden ze weten welke energievorm de versnelde uitdijing veroorzaakt. Deze energie leek de zwaartekracht tegen te werken en kwam bovendien niet overeen met de theorieën van dat moment. De mysterieuze energievorm is daarom toepasselijk donkere energie genoemd en beslaat misschien wel bijna 75 procent van het heelal!

Donkere energie is echter niet het enige ’donkere’ fenomeen dat de laatste tijd ontdekt is. Een ander fenomeen werd in de jaren tachtig van de vorige eeuw ontdekt toen astronomen verschillende sterrenstelsels bestudeerden. Net als ons eigen Melkwegstelsel leken deze stelsels te snel te draaien om bijeen te kunnen blijven. Kennelijk was er dus een vorm van materie die hun de nodige gravitatie en samenhang gaf. Maar wat voor materie was dat? Wetenschappers hebben geen idee. Ze hebben het donkere materie genoemd, omdat het geen waarneembare hoeveelheden straling absorbeert, uitzendt of reflecteert. * Hoeveel donkere materie is er? Uit berekeningen is gebleken dat de massa van het heelal voor 22 procent of meer uit deze materie zou kunnen bestaan.

Sta hier eens bij stil: Volgens schattingen bestaat maar 4 procent van de massa van het heelal uit gewone materie. De rest schijnt te bestaan uit de twee grote onbekenden: donkere materie en donkere energie. Zo’n 96 procent van het heelal is dus nog steeds een groot mysterie! *

Een niet-eindigende speurtocht

De wetenschap zoekt naar antwoorden, maar het gebeurt vaak dat een reeks antwoorden tot een nieuwe serie vragen leidt. Dat doet denken aan de diepzinnige uitspraak in Prediker 3:11: „Alles heeft hij [God] fraai gemaakt op zijn tijd. Zelfs onbepaalde tijd heeft hij in hun hart gelegd, opdat de mensheid het werk dat de ware God heeft gemaakt, nooit van het begin tot het eind kan doorgronden.”

Natuurlijk kunnen we op dit moment vanwege onze korte levensduur maar een beperkte hoeveelheid kennis in ons opnemen, en veel van die kennis is speculatief en onderhevig aan veranderingen. Maar die situatie is niet blijvend, want het is Gods voornemen om getrouwe mensen eeuwig te laten leven in een paradijs op aarde. Dan kunnen ze zijn scheppingswerken eeuwig bestuderen en op die manier echte kennis tot zich nemen (Psalm 37:11, 29; Lukas 23:43).

We hoeven daarom niet bang te zijn voor doemscenario’s over het heelal. De wetenschap heeft immers alleen nog maar een tipje van de sluier opgelicht, terwijl de Schepper alwetend is (Openbaring 4:11).

[Voetnoten]

[Kader op blz. 17]

EEN BLIK OMHOOG STEMT NEDERIG

Een aanbidder van God uit de oudheid die omhoog keek naar de heldere, onvervuilde nachtelijke hemel, werd daardoor vervuld met ontzag en componeerde er een lied over. In Psalm 8:3, 4 staat: „Wanneer ik uw hemel zie, het werk van uw vingers, de maan en de sterren die gij hebt bereid, wat is dan de sterfelijke mens dat gij aan hem denkt, en de zoon van de aardse mens dat gij voor hem zorgt?” De psalmist had niet de beschikking over een telescoop of speciale camera. Wij hebben dus nog veel meer reden om ontzag te voelen!

[Diagram op blz. 18]

(Zie publicatie voor volledig gezette tekst)

74% donkere energie

22% donkere materie

4% gewone materie

[Illustratieverantwoording op blz. 16]

Background: Based on NASA photo

[Illustratieverantwoording op blz. 18]

Background: Based on NASA photo