Credit: Courtesy of SLAC and Nicolle Rager
We hebben het hier op de Astroblogs al héél vaak gehad over het expanderende heelal, zie bijvoorbeeld deze en deze blogs, oh ja en ook deze – de keuze is reuze. Zelfs het heelal buiten het zichtbare, waarneembare heelal is behandeld, hier bijvoorbeeld. De vraag rijst dan uiteraard – uitstekend werkwoord in dit verband, rijzen – waarin het heelal dan uitdijt? Iemand uit Indiana (VS) vroeg dat een poosje terug aan natuurkundige Sabine Hossenfelder en in een blog ging ze in op die interessante vraag. Je hebt vast wel eens zo’n video gezien van een ballon met stippen die wordt opgeblazen of van een rijzende krentenbol vol met krenten, die allemaal een uitdijend heelal met sterrenstelsels daarin uitbeelden. Die ballon en krentenbol dijen toch ook ergens IN uit, in de omringende ruimte, dus waarom zou het heelal zelf dat ook niet doen?
Credit: Lars H. Rohwedder, Sarregouset.
Welnu, probleem met die video’s is dat ze een gekromd oppervlak in twee dimensies tonen, die in een niet-gekromde (‘vlakke’) driedimensionale ruimte expandeert. Nou is die kromming een intrinsieke eigenschap van dat oppervlak. Van een gekromde ruimte weten we dat de som van de hoeken van een driehoek géén 180° is, de zogeheten niet-Euclidische meetkunde (zie de afbeelding hierboven). Wij kunnen die hoeken meten, dat zouden mieren op het gekromde oppervlak van een ballon ook kunnen doen. Je hebt de omringende ruimte dus niet nodig om de kromming te meten. De kromming is ook lokaal, dat wil zeggen dat hij van plaats tot plaats kan verschillen, als is dat bij een perfect ronde ballon niet het geval. Dit principe van intrinsiek gekromde ruimte wordt ook gebruikt door Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie (ART), al wordt daarbij een driedimensionale ruimte gebruikt en één tijdsdimensie en daarin leven wij. De kromming in zo’n heelal word uitgedrukt met behulp van de krommingstensor. Door de beweging van deeltjes in de ruimte te volgen kunnen we die kromming meten en het is die kromming die hetgeen oplevert wat wij zwaartekracht noemen.
Credit: NASA/ESA.
Bij het expanderend heelal kijk je niet naar deeltjes, maar naar sterrenstelsels. Die dijen mee in de expanderende ruimte en hun snelheid is een indicatie voor de snelheid van de uitdijing – zeer recent nog in beeld gebracht met de Hubble Deep UV (HDUV) Legacy Survey. Ook deze beweging is een intrinsieke interne eigenschap, een hogere vier-dimensionale ruimte (of nog hoger) is niet nodig om de uitdijing van de drie-dimensionale ruimte en de sterrenstelsels daarin te beschrijven. Dat betekent dat er helemaal geen ‘medium’ (nodig) is om het heelal IN te laten uitdijen. Het heelal dijt dus gewoon uit (versneld zelfs dankzij de donkere energie), maar het dijt niet ergens IN uit. En ook dat hebben we eerder al eens beschreven in een Astroblog. 😀 Bron: Backreaction.
