De waarnemingshorizon van het heelal

Het heelal is groot, hééééél groot zelfs. Het is 13,772 miljard jaar geleden ontstaan met een oerknal, volgens de allerlaatste metingen met de WMAP-satelliet. Het is verleidelijk om te denken dat het heelal dús een straal heeft van 13,772 miljard lichtjaar, maar dat is niet zo. Want door de expansie van het heelal – waarvan we sinds 1998 weten dat die expansie dankzij de donkere energie de afgelopen vijf miljard jaar is versneld – is het heelal veel groter, namelijk 46,5 miljard miljard lichtjaar in diameter. OK, dat gaat je voorstellingsvermogen te boven, ook dat van mij – wees gerust. Stel nou dat je een raket zou hebben die met de lichtsnelheid kan gaan, zou je dan in staat zijn om naar een sterrenstelsel af te reizen dat op 46,5 miljard lichtjaar afstand staat? Nee dat zal niet gaan en om dat uit te leggen moet je eerst even naar deze grafiek kijken.

(bron: Univ. van Virginia). Waar het om gaat is het begrip waarnemingshorizon: Een waarnemingshorizon of gebeurtenissenhorizon is in de kosmologie de grens van waarachter informatie (in de vorm van materie of licht) een bepaald ander punt niet meer kan bereiken. Vanwege die voortdurend doorgaande (versnelde) expansie zien we in foto’s zoals gemaakt met Hubble – zoals de XDF-foto bovenaan – zijn er sterrenstelsels die we nu nog wel kunnen zien, maar die op een gegeven moment letterlijk uit ons gezichtsveld zullen verdwijnen. Men heeft berekend wat die waarnemingshorizon op dit moment is en dat blijkt 16 miljard lichtjaar te zijn, in de grafiek hierboven aangegeven met de tweede blauwe, gestreepte vertikale lijn, met Ro=16 Gly = 16 miljard (Giga) lichtjaar. In die grafiek zitten wij op dit moment in het midden, bovenaan. Let wel: dat is in het ?CDM model van het heelal, dat uit gaat van donkere energie (?) en ‘koude, donkere materie’ (CDM). De roodverschuiving die daarbij hoort is z=1,8 ^[1]Met Hubble zien we objecten met een hogere roodverschuiving, zoals UDFj-39546284, dat het record heeft van z=11,9. Hoe kunnen we dat dat zien? Nou simpel, dat licht is al héél lang geleden … Lees verder. Binnen het heelal met die straal van 46,5 miljard lichtjaar is dus een gedeelte dat binnen de waarnemingshorizon valt, waarvan wij de inhoud (clusters van sterrenstelsels) kunnen zien, maar van het grootste gedeelte ervan weten dat het ooit buiten ons gezichtsveld zal vallen. Van het heelal valt slechts 4% binnen de waarnemingshorizon!

Dat percentage van 4% zal nog afnemen vanwege de versnelde uitdijing en uiteindelijk zullen we buiten ons Melkwegstelsel niet een sterrenstelsel meer zien! Dat is het moment dat men ook wel omschrijft als ‘het einde van de kosmologie‘. Bron: Starts with a bang + Scientific American. Van de auteurs van het artikel in de Sc. Am. is ook dit meer wetenschappelijke artikel, dat veel achtergrondinformatie bevat.