24 oktober 2021

Een boeiend avondje over het opgeblazen heelal

Anne van Weerden

Anne van Weerden

Gisteravond hield Anne van Weerden een lezing voor de leden én niet-leden van sterrenkundevereniging Christiaan Huygens over het opgeblazen heelal. Officiëel praten we dan over het inflatiemodel van het heelal, maar de term opgeblazen heelal is wel duidelijker, dus houden zo. Het was een boeiend verhaal van Van Weerden, niet alleen vanwege de wijze waarop ze de moeilijke materie uitlegde, maar ook omdat ze af en toe echt de diepte inschoot en daarbij niet schuwde formules te gebruiken. Per slot van rekening zijn alle natuurkundige theorieën over het heelal gestoeld op wiskundige formules, die daarmee het fundament vormen van het denken over dat heelal. Zo kwam ze op een gegeven moment op de beroemde veldvergelijking van Einstein uit diens Algemene Relativiteitstheorie (1917):

Einstein's veldvergelijking

Einstein vond de linkerhelft van de vergelijking elegant, noemde die marmer. Rechts was echter een rommeltje, dat was slechts hout. Van Weerden wist te vertellen dat Einstein eigenlijk niet wiskundig was aangelegd en sterk leunde op andere mensen om tot resultaten te komen. Zo zit in bovenstaande vergelijking de Rieman metriek uit de 19e &eeuw. Ook zie je er de beroemde Kosmologische Constante Λ in terug, de factor waarmee Einstein een statisch heelal probeerde te bewerkstelligen en die een belangrijk verhaal speelde in Van Weeren’s verhaal. Die constante heeft een wisselend succes gekend, want enkele jaren na de invoering ervan wisten Friedman op theoretische en Hubble op observationele gronden aan te tonen dat het heelal niet statisch is, maar expandeert. Ná de ontdekking van de versnelde uitdijing van het heelal in 1999 aan de hand van supernovae werd Λ echter weer in ere hersteld, want hij zou door z’n afstotende werking wel eens de oorzaak kunnen zijn van die versnelling. Λ was niets anders dan donkere energie, het onbekende spulletje waar 72,1% van het gehele heelal uit schijnt te bestaan. Is dat einde verhaal van de kosmologische constante? Nee, zeker niet. Niet alleen de recente ontwikkelingen rondom een mogelijke nieuwe natuurkracht, maar ook de voortdurende discussie over de zogenaamde Pioneer anomalie laten zien dat het laatste woord nog niet is gezegd over de klassieke zwaartekrachtswetten en de donkere energie.

De inflatietheorie

Het inflatieheelal

Credit: NASA/WMAP.

De werkelijke inflatietheorie, zoals bedacht door Allan Guth in 1999, kwam ná de pauze aan de orde. Het klassieke model van de oerknal, feitelijk voor het eerst bedacht door de Belgische pater Lemaître in de jaren twintig, bleek op enkele problemen te stuiten, die onder andere met monopolen en de vlakheid van het heelal te maken hebben. Een korte, maar enorme exponentiële groei van het heelal kort na de oerknal zou al die problemen in één klap oplossen. Maar zoals van Veerden zei levert iedere oplossing weer de nodige problemen met zich mee en dat deed ook Guth’s model: de vraag waarom er een einde kwam aan de exponentiële groei is nog niet beantwoord. Er zijn natuurlijk tig theoretici bezig met modellen die deze vraag kunnen beantwoorden, maar die komen vast op een volgende lezing aan de orde. Afijn, het was weer een nuttig en boeiend avondje daar in Paap-City bij Huygens! 😀

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.