20 augustus 2017

Geen oerknal, maar een “oerstuiter”?

cyclic universe

Ons universum is ontstaan vanuit het stoffelijk overschot van een overleden universum, met dank aan een duwtje in de rug van een spookachtige kracht. Zo beweren een aantal natuurkundigen, die een model ontwikkeld hebben waarbij het universum niet door een knal ontstaan is, maar letterlijk is teruggestuiterd. Bovendien kan deze theorie eindelijk korte metten maken met de populaire notie dat het piepjonge heelal razendsnel is gaan groeien, een periode dat inflatie wordt genoemd.

Het eerste licht dat kan worden opgevangen uit het heelal is de kosmische achtergrondstraling, dat zo’n 380.000 jaar na de oerknal is uitgestoten. Helaas is deze straling in alle richtingen precies hetzelfde. Dat is raar, aangezien bij een heelal dat geleidelijk is gegroeid, de verschillende delen van de hemel zich anders ontwikkeld zouden moeten hebben, aangezien de verschillende delen niet met elkaar in contact gestaan hebben.

De meest geaccepteerde verklaring wordt inflatie genoemd. Hierbij is het heelal in de eerste seconde na de oerknal veel sneller dan het licht gaan uitdijen. Deze inflatie zorgt voor de kosmische gelijkmatigheid, aangezien alle delen van het heelal met elkaar in contact gestaan hebben voordat ze plotseling uit elkaar getrokken zijn. Kwantumfluctuaties in de vroege kosmos hebben vervolgens de zaden gevormd voor sterrenstelsels en clusters.

Helaas zitten er wel een aantal haken en ogen aan inflatie. Zo weet niemand waardoor de inflatie veroorzaakt is. Eigenlijk is inflatie meer een verklaring voor het universum, dan een voorspellend model. Daar houden wetenschappers eigenlijk niet van, vandaar dat Paul Steinhardt van Princeton University een oud model heeft afgestoft: het cyclische universum. Hierbij is een voorgaand universum gaan instorten, waarbij de ruimtetijd is samengeperst. Vervolgens heeft een mysterieuze kracht dat proces omgedraaid, waaruit ons huidige universum is voortgekomen.

Deze compressie kan een verklaring vormen voor de gelijkmatigheid, zonder inflatie van stal te hoeven halen. Doordat de aanvankelijke ineenstorting van het moederuniversum gepaard is gegaan met een extreem hoge druk en temperatuur, zijn alle “rimpels” grotendeels weggestreken. Minieme kwantumfluctuaties kunnen echter zijn overgedragen van het vorige heelal op het huidige, waardoor alsnog de zaden voor de structuur op grote schaal gevormd zijn.

Voorgaande studies hebben uitgewezen dat deze “voor” en “na” plaatjes wiskundig gezien werken. Niemand weet echter wat tijdens de “oerstuiter” gebeurd is. Sommige modellen vereisen dat het moederuniversum is ingestort tot een singulariteit voordat het kan zijn teruggestuiterd – in dat geval hebben we iets nodig dat we nog niet hebben, namelijk een complete theorie van kwantumzwaartekracht.

Steinhardt heeft nu een model ontwikkelt, waarbij een negatieve druk het moeder-universum heeft laten terugstuiteren voordat een singulariteit is gevormd. Deze negatieve druk kan van alles geweest zijn, maar om het model te laten werken heeft Steinhardt gekozen voor een “spookveld” – een fysiek onrealistisch model, dat wiskundig echter simpel is. Steinhard gelooft niet dat dit spookveld werkelijk verantwoordelijk is geweest voor de oerstuiter! Meer realistische (en gecompliceerde) velden zouden het model echter teveel vertraagd hebben. Steinhard geeft toe dat zijn spookveld slechts een tijdelijk concept is. De ware aard van de “stuiterkracht” blijft even mysterieus als de inflatie uit het alternatieve model.

Bron: New Scientist

Ik vind dit persoonlijk niet echt een verbetering. Het wordt wat mij betreft tijd dat men een model ontwikkelt waarbij geen mysterieuze fantasievelden noodzakelijk zijn om het geheel te laten kloppen. Gelukkig is de natuurkunde een dynamisch vakgebied is, dat nooit stilstaat. We komen er heus nog wel achter waar het universum vandaan is gekomen.

Hieronder nog een infografiek waarin de modellen met elkaar vergeleken worden:

infographic inflation cyclic

Reacties

  1. Komt me dit idee van een cyclisch heelal al niet eerder voor ? zie http://www.youtube.com/watch?v=5Qc4gz4bIdM

Laat wat van je horen

*