Hoe eerst straling, toen donkere materie en toen donkere energie ons heelal domineerden

De verschillende fasen in het heelal. Credit: NASA/GSFC

Ik heb het mij eigenlijk nooit zo goed gerealiseerd, maar toen ik vandaag de grafiek hierboven zag, had ik zo’n befaamd ‘aha-moment’, waarin ik tot de ontdekking het inzicht kwam – ahum – dat het heelal drie fasen heeft gekend, waarin het door één specifiek iets werd gedomineerd – nee, niet The Dark side of the Force, woehahaha. 🙂 Bedenk dat in die grafiek de tijd op de x-as logaritmisch is weergegeven, dus 3 staat voor 1.000 jaar, 6 voor 1.000.000 jaar en 9 voor 1.000.000.000 jaar, you know the drill. Op de y-as staat Ω, de dichtheid. We zien in de grafiek de volgende drie fasen:

• de stralings-gedomineerde fase, vanaf de oerknal (13,7 miljard jaar geleden) tot 70.000 jaar na de oerknal. Door de expansie van het heelal nam de dichtheid van de straling sterk af en op dat ene moment, 70.000 jaar na de oerknal, werd de energiedichtheid van materie hoger dan die van de straling – in de grafiek het punt dat de paarse lijn lager wordt dan de blauwe lijn. Toch bleef het heelal voor de straling nog lang ondoorzichtig, tot het befaamde moment van de ‘recombinatie’, 379.000 jaar na de oerknal, toen elektronen en atoomkernen combineerden tot atomen en de fotonen voor het eerst vrijelijk konden bewegen ^[1]Het klinkt vreemd, maar toen begonnen ook de zogenaamde ‘donkere eeuwen’ van het heelal. De fotonen hadden dan wel alle ruimte in het heelal, maar er waren totaal geen sterren en … Lees verder, het befaamde ‘oppervlak van de laatste verstrooiing‘. In de grafiek is dat de linker verticale stippellijn.
• de materie-gedomineerde fase, vanaf 70.000 jaar na de oerknal tot zo’n vijf miljard jaar geleden, toen de donkere energie dominant werd. In de grafiek is dat laatste moment het punt waar de blauwe lijn lager wordt dan de rode lijn. In de materie gedomineerde fase was het met name de donkere materie die dominant was, want die vormde het grootste gedeelte van de ’totale’ materie – de optelsom van ‘gewone’ materie zoals protonen en neutronen en die mysterieuze donkere materie. Dat kan je ook zien aan de grafieken hieronder, waarin je de verdeling van de massa-energie op twee cruciale momenten in het heelal ziet.
• de donkere energie-gedomineerde fase, vanaf pakweg vijf miljard jaar geleden tot nu.  Als je het in die logaritmische tijdschaal bekijkt lijkt dat punt dat de donkere energie het ‘won’ van de donkere materie eigenlijk heel dichtbij het huidige moment te liggen en er zijn sterrenkundigen die zich afvragen of dat onder de categorie toeval moet worden geschaard of dat er meer aan de hand is. Dát er zoiets is als donkere energie weten we sinds 1998, toen men ontdekte dat er een kracht is die er voor zorgt dat het heelal steeds sneller expandeert. De donkere energie heeft namelijk in tegenstelling tot materie en donkere materie een afstotende werking. Kortgeleden werd die ontdekking van donkere energie bevestigd met de South Pole Telescope.

Hieronder zoals gezegd nog twee taartdiagrammen, waarin je de verdeling van de massa-energie op twee cruciale momenten in het heelal ziet, links op het moment van de ‘recombinatie’, 379.000 jaar na de oerknal, toen de straling een temperatuur van 3000 K had, rechts nu, als de straling – in de vorm van de kosmisch microgolf-achtergrondstraling – een temperatuur van 2,73 K heeft, bijna drie graden boven het absolute nulpunt.

Credit: NASA/GSFC

Bovenstaande afbeeldingen zijn allebei afkomstig uit een presentatie die de sterrenkundige Neil Gehrels onlangs hield, genaamd “NASA’s Dark Matter & Dark Energy Program” en die hier te zien is – zeer de moeite waard! Bron: Francis (th)E Mule.

Gerelateerde Astroblogs:

FLAMINGO: donkere materie, gewone materie en neutrino’s in grootste kosmologische simulatie ooit Onderzoekers stellen dat de uitdijing van ons universum mogelijk het gevolg is van het versmelten met ‘baby-universums’ Astronomen stellen een ‘spiegeluniversum’ voor als mogelijke verklaring voor donkere materie