6 december 2019

Heeft het heelal een rand?

De discussie die afgelopen week losbarstte naar aanleiding van mijn blog over de omvang van het totale heelal buiten het waarneembare heelal ging vooral over de vraag of het kosmologische principe – het heelal is overal homogeen en isotroop – ook geldt voor waarnemers in een sterrenstelsel bij de rand van het heelal. Moeten die niet naar één kant toe helemaal niets zien, de kant waarheen het heelal expandeert? Een interessante en ook terechte vraag, waar ik mij even in moest verdiepen om daar een goed antwoord op te vinden. De vraag is eigenlijk òf er een rand is van het heelal en zo ja of daar bij die rand het kosmologische principe niet ophoudt? Belangrijk voor de beantwoording hiervan is de achterliggende vraag wat de vorm van het heelal is, waarbij gekeken wordt naar de kromming en topologie van het heelal. Grofweg gezegd zijn er drie vormen van kromming denkbaar, die het heelal kan hebben.

De kromming van het heelal

credit: Shashi M. Kanbur at SUNY Oswego.

  • ten eerste is er een heelal dat geen kromming heeft – een ‘vlak’ heelal waarin de geometrie zo is dat de ruimte Euclidisch (E³) is, d.w.z. dat parallelle lijnen elkaar nooit zullen raken. We weten sinds Einstein’s algemene relativiteitstheorie (ART) uit 1915 dat massa de ruimte doet krommen en in een heelal vol massa zou je denken dat het heelal gekromd moet zijn. Maar een lokale kromming van de ruimte, bijvoorbeeld de ruimte om de zon, hoeft niet te betekenen dat er ook een globale kromming van de ruimte is, een kromming van het heelal als geheel. Die ART doet in dit verband een belangrijke uitspraak: als de ruimte vlak is, dan is het heelal oneindig! Als er geen kromming is, is de ruimte vlak, zoals wij hem ons spontaan voorstellen. In elke richting kan je dan oneindig ver doorlopen. Het volume van het heelal is dan oneindig – voor de liefhebbers hier en daar de technische verklaring van dit verhaal. OK, nou zou je kunnen betwisten of uit de ART volgt dat het heelal oneindig is en daarmee ook ‘randloos’ is.

    Maar stel dat het heelal inderdaad NIET oneindig is, maar wel vlak, dan nog zal het heelal geen rand hebben. Men denkt namelijk dat de vorm van het heelal niet een gewone bolvorm is, maar die van een torus. Dat is een vorm zonder rand, maar waarin de ruimte wel euclidisch is, zoals te zien in de afbeelding hierboven, een model dat ook wel het donutmodel van het heelal wordt genoemd.

  • Het heelal is positief gekromd, het heelal is dan bolvormig, de geometrie is sferisch (S³). In zo’n heelal is er genoeg massa om de expansie van het heelal te stoppen en op een gegeven moment om te buigen in een krimp. Sterrenkundigen spreken van de kritische massadichtheid, die bij een vlak heelal precies 1 is en bij een positief gekromd heelal > 1. Zo’n heelal mag dan wel een eindig volume hebben, dat eerst expandeert en daarna krimpt, maar dat wil nog niet zeggen dat het ook een waarneembare rand heeft. De kromming zorgt er namelijk voor dat een denkbeeldige ruimtereiziger die naar de rand van het heelal wil reizen door de kromming van de ruimte weer op zijn beginpunt terecht komt, net zoals iemand de evenaar langs loopt en dan uiteindelijk weer op dezelfde plek uitkomt.

  • Tenslotte is er de mogelijkheid dat het heelal negatief gekromd is, als de geometrie hyperbolisch is. Net als bij een vlak heelal wordt een heelal met negatieve kromming voorgesteld als oneindig. De massa in zo’n heelal heeft een lagere dichtheid dan de kritische massadichtheid, dus < 1. Een model van een heelal met deze vorm is de zogeheten Picard Hoorn. Een heelal met negatieve kromming is een open heelal. De uitdijing wordt door de zwaartekracht wel vertraagd, maar zal nooit stoppen.

Kortom, de modellen van het heelal lijken allemaal aan te geven dat er geen rand van het heelal is en dat het komt omdat het heelal oneindig is óf omdat de kromming of topologie van het heelal zodanig is dat we nooit bij de rand zullen komen omdat licht of ruimtereizigers op hun reis door het heelal naar het startpunt zullen terugkeren. De waarnemingen met WMAP lijken aan te geven dat we in een vlak heelal leven, Ω=1,00 ± 0,02, maar zoals hierboven gesteld kent ook die geen rand. En geen rand betekent dat het kosmologische principe overeind blijftAls afsluiting nog een zeer boeiende video, die ik tegenkwam over dit onderwerp, die gaat over de rand van het waarneembare heelal é daarbuiten.

Bron: ik heb voor deze blog naar vele bronnen gekeken, maar de meest gebruikte waren Wikipedia en Koberlein

Comments

  1. Het lijkt erop dat iedereen het anders waarneemt.

    Je waarneming bijstellen aan nieuwe bevindingen lijkt mij het beste.
    Dus nu de big bang theorie als leidraad nemen is voor wat nu bekend is het meest handig.
    De theoriën die anders zijn dan de big bang theorie zijn ozoo not done door wetenschappers dat als je een andere theorie oppert je word gezien als kwakzalver.

    Een grens, hoe is die grens? Waar ga je van uit? Een plank waar je tegen aanvliegd, of vlieg je door een mistige grijze massa?
    De massa rondom het centrum en daarbuiten heb je een natuurlijke grens wat uit zwart bestaat.

    Zelf zit ik met een oneindige kubus. De lengte van het universum is eindeloos. Grenzeloos oneindig.
    Ook bestaat in mijn ogen het universum al oneindig, het is dus ook nooid begonnen en zal ook nooid ophouden.
    Wel vind ik het fenomeem van de big bang geen fabeltje, ik vermoed dat als gigantische sterrenstelsels enorm inelkaar trekken je een enorm energierijk begin punt krijgd dat uiteindelijk zal exploderen en dat is wat er nu wat word verklaard als de big bang. Het begin punt van het ontstaan van een andere samenstelling in een andere volgorde in het al oude altijd al bestaande universum. Het zwart is de kapstok, materie de jas.

    Over multiversums begin ik niet want dat is koffiedik kijken, gokken, smakelijke kost. Maar wie weet, kijken wij allen altijd al naar het multiversum zonder het door te hebben dat wij het multiversum zien.

  2. remco2017 zegt

    Voor de mens is het niet eens mogelijk het uiteinde te zien. En de evolutie leer is ook verzonnen en niet op waarheid berust. Een stel nep professoren die een doctrine brengen aan ongelovige mensen!

    Wie is de maker van de sterren? Wie is de creator van de afstand tussen de zon en de aarde?
    Wie heeft de mens gemaakt?

    Het is duidelijk genoeg dat God bestaat en dat de bijbel het woord van God is. Zelfs toen mensen nog dachten dat de aarde vlak zou zijn zoals ten tijde van Columbus wa God woord al duidelijk genoeg dat de aarde een bol was. En dat was al 3000 jaar geleden!

    Neem Jezus nou maar aan en hou toch eens op over die nep evolutie theorie die nooit bewezen is en nooit bewezen zal worden! Interessant doen met onzin en nepinformatie!

    • Enceladus Enceladus zegt

      “Het is duidelijk genoeg dat God bestaat”

      Nou, kom maar met bewijs dan. In de wetenschap geldt dat je bij uitzonderlijke claims ook met uitzonderlijk bewijs moet komen. Ik denk wel dat je in God kunt geloven, maar bewijzen dat hij bestaat? Ben heel benieuwd.

      groet,
      Gert (Enceladus)

  3. En toen werd het stil

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: