Is het totale heelal maar net iets groter dan het waarneembare heelal?

Logaritmische voorstelling van het heelal, met de zon in het midden. Credit: Pablo Carlos Budassi

De grootte van het heelal is hier vaker voorbij gekomen, zowel van het waarneembare heelal (da’s het deel van het heelal waarvan licht of andere signalen van objecten in dat deel de tijd hebben gehad om ons te bereiken) als van het totale heelal, da’s het waarneembare heelal plus het heelal dat daarbuiten gelegen is. Het waarneembare heelal heeft een diameter van 93 miljard lichtjaar. De grootte van het niet-waarneembare heelal, waarvan we het licht van de sterrenstelsels daarin nooit en te nimmer zullen zien, is een kwestie van speculeren, maar er zijn tot nu toe twee schattingen gemaakt: het heelal is vermoedelijk vlak en op grond daarvan is berekend dat het totale heelal 400 keer groter is dan het waarneembare heelal. Neem je echter ook rekening met de inflatietheorie van het heelal, waarin verondersteld wordt dat er in de eerste fractie van een seconde na de oerknal een korte exponentiële uitdijing van het heelal is geweest, dán is het totale heelal pakweg 10^26 keer zo groot als het waarneembare heelal. En sommige modellen gaan zelfs van een oneindig groot heelal uit.

Wel of geen inflatie? Credit: Nick Strobel

Recent hebben natuurkundigen echter een nieuwe schatting gemaakt van de omvang van het totale heelal en de uitkomst is verrassend: het totale heelal is niet héél veel groter dan het waarneembare heelal, zoals de inflatiemodellen voorspellen! Jean-Luc Lehners en zijn collega Jerome Quintin baseren zich daarbij op de snaartheorie en de ‘moeraslanden’. Er zijn vele snaartheorieën en het probleem tot nu toe is dan geen daarvan toetsbaar is aan de hand van waarnemingen. Om onderscheid te maken tussen potentieel succesvolle snaartheorieën en minder veelbelovende theorieën maakt men onderscheid tussen snaartheorieën in het ‘landschap’ en snaartheorieën in het ‘moerasgebied’ (Engels: swampland). Er zijn maar weinig snaartheorieën in het landschap, maar probleem tot nu toe was dat die slecht overweg kunnen met inflatie, waarvan wordt verondersteld dat die daadwerkelijk heeft plaatsgevonden. En omgekeerd, de snaartheorieën in het moeras kennen wel inflatie. Qua snaartheorie is het meest verleidelijk te zoeken naar een heelalmodel zónder inflatie. En da’s wat Lehners en Quintin hebben gedaan. Ze keken daarbij naar hoger-dimensionale structuren, waarbij wordt uitgegaan van meer dimensies dan de bekende 3 + 1 dimensies van de relativiteitstheorie, waarbij er drie ruimtedimensies en één tijdsdimensie is.

De meeste snaartheorieën liggen in het moerasland. Credit: APS/Alan Stonebraker.

De onderzoekers hebben berekend dat een snaartheorie binnen het landschap mogelijk is met een hoger-dimensionale structuur. En de uitkomst is dat binnen zo’n theorie het totale heelal maar honderd tot duizend keer groter is dan het waarneembare heelal. Dat klinkt nog steeds erg groot, maar het is véél kleiner dan het totale heelal volgens het inflatiemodel, dat zoals gezegd 10^26 keer zo groot is als het waarneembare heelal. Men spreekt dan ook van een klein heelal.

Meer informatie vind je in het vakartikel van Jean-Luc Lehners et al, A small Universe, arXiv (2023).

Bron: Phys.org + In the Dark.

Gerelateerde Astroblogs:

Mogelijk heeft NANOGrav een signaal van de inflatie uit het vroege heelal opgevangen AzTECC71 ‘spookachtig’ sterrenstelsel doemt op uit het vroegste heelal Onderzoekers stellen dat de uitdijing van ons universum mogelijk het gevolg is van het versmelten met ‘baby-universums’