19 oktober 2017

Wat is de vorm van het universum?

geometry of the universe

Een van de grootste vragen in de kosmologie heeft betrekking op de vorm van het heelal. Het gaat hierbij niet om de verspreiding van sterrenstelsels of de structuur van het kosmische web! Nee, we hebben het over de vorm van ruimte en tijd zelf!

Volgens de wetten van Einstein kunnen ruimte en tijd verbogen worden door de aanwezigheid van een zware massa – dit veroorzaakt zwaartekracht. Verder kan de ruimtetijd ook vervormd worden door donkere energie – dit veroorzaakt de kosmische expansie. Het bepalen van de exacte vorm van de ruimtetijd kan ons vertellen of het heelal eindig of oneindig is, en of het zal blijven uitdijen of ooit weer zal instorten.

Het wordt algemeen aangenomen dat het heelal “plat” is – als je het gemiddelde neemt van alle krommingen als gevolg van zwaartekracht en donkere energie, dan zal dit ongeveer “nul” zijn. Als je twee laserstralen parallel aan elkaar wegschiet, dan blijven deze in een universum dat perfect plat is altijd parallel aan elkaar bewegen. Als het universum NIET plat is, dan gaan de laserstralen vroeg of laat van elkaar afbuigen. Vergelijk het maar met de aarde: deze lijkt plaatselijk plat te zijn, maar als twee mensen (schijnbaar) evenwijdig aan elkaar naar het noorden lopen, dan zullen ze op de noordpool elkaar op hetzelfde punt treffen.

We zien bewijs voor de “platheid” van het universum in de kosmische achtergrondstraling (CMB). De temperatuur van de CMB is behoorlijk uniform. Okee, op bepaalde plaatsen zijn er kleine variaties in de temperatuur, maar deze kun je tegen elkaar wegstrepen – het gemiddelde blijft ongeveer gelijk. Dit is precies wat je zou verwachten als het universum plat is. Als het universum een kromming zou hebben, dan zou dit zichtbaar moeten zijn in de CMB in de vorm van een afwijking in de temperatuur. Met andere woorden: een heel gedeelte van de CMB zou warmer of kouder moeten zijn dan je zou verwachten aan de hand van pure kans en willekeur.

Recent hebben kosmologen echter een afwijking gevonden in de CMB. Hoewel nog niet 100 procent is bewezen dat deze afwijking “echt” is (de kans is 1 procent dat het om een willekeurige variatie gaat), hebben kosmologen allerlei zaken verzonnen om de afwijking te verklaren – bijvoorbeeld dat de afwijking veroorzaakt is door de invloed van een ander heelal. Het is ook mogelijk dat een gekromd universum een verklaring vormt: als het heelal de vorm van een zadel heeft, dan zal dit resulteren in de waargenomen afwijking.

Als dit werkelijk het geval is, dan kan ons huidige begrip van het jonge universum de prullenbak in. Volgens de inflatietheorie zou het universum namelijk hartstikke plat moeten zijn! Als het heelal eigenlijk gekromd is, dan moet de inflatieperiode complexer zijn geweest dan gedacht.

Bron: One Universe at a Time

Reacties

  1. Henk Druiven zegt:

    Dit verhaal deed me direct denken aan de ruisbeelden van de televisie, 40 jaar geleden, als deze niet met de antenne verbonden was.
    Het eigenaardige van die beelden is dat als je lang naar kijkt je er beelden in gaat zien die je niet meer kwijt raakt. Ik weet nog dat ik daar met mijn zussen spelletjes mee deed. Als de een een beeld door kreeg dan zag de ander die plotseling ook.

    Naar analogie van dit verschijnsel heb je ook mensen die luisteren naar audioruis en daar allerlei boodschappen uit weten te vissen.
    Op de ‘Wereld Draait Door’ laten ze wel eens videoclips zien/horen met onder bepaalde delen van de vaak Engelse tekst ondertitellt met een aantal Nederlandse woorden die daar sterk op lijken. Je komt van je leven niet meer los van deze teksten.

    Dat een aantal wetenschappers in een klein gedeelte van de ruis van de achtergrondstraling het bewijs zien dat de het heelal de vorm van een zadel heeft verbaast me niet. Dat er mogelijk weer andere wetenschappers zullen komen die weer totaal andere beelden uit de ruis toveren zal me ook niet verbazen.

    Andere universa trekken aan ons heelal – 25 oktober 2013
    Cosmic ‘Cold Spot’ Challenges Inflation Model Of The Early Universe – 13 augustus 2013

  2. Quote : “Vergelijk het maar met de aarde: deze lijkt plaatselijk plat te zijn, maar als twee mensen evenwijdig aan elkaar naar het noorden lopen, dan zullen ze op de noordpool elkaar op hetzelfde punt treffen.”

    Olaf, vergelijkingen zijn natuurlijk altijd moeilijk, maar als 2 mensen vanaf verschillende meridianen ‘naar het Noorden’ lopen, lopen zij Per Definitie (!) niet evenwijdig.
    Meridianen lopen niet evenwijdig, de Breedtegraden(Breedtegraadcirkels) doen dat wel.

    In diagram is dat mooi te zien op het figuur dat je hebt toegevoegd: “Closed” : waarop alleen evenwijdige Breedtegraden (2sets) zijn ingetekend.

    NB Dat het voorbeeld niet klopt, maakt je verhaal niet onjuist. (Dat verhaal kan goed kloppen ! )

    Groet, Paul

    • Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

      Hmja, dat is zo, maar aangezien de aarde “plat” lijkt op lokale schaal, lijkt het erop alsof twee mensen evenwijdig lopen. Ik bedoel ook dat die twee mensen elkaar nog kunnen zien, en dan (vanuit hun oogpunt) naar het noorden lopen, zullen ze elkaar treffen. maar voor die mensen lijkt het er lange tijd op alsof ze parallel lopen. vandaar dat wat je op een lokale schaal waarneemt, niets hoeft te zeggen over de werkelijke vorm op grote schaal.

Laat wat van je horen

*