Wat je niet ziet noem je donker: sterrenkundigen doen niet moeilijk als ze een stukje heelal niet begrijpen. Zo ook met de donkere energie die het heelal steeds sneller steeds groter maakt. Het vacuüm oefent volgens allerlei metingen anti-zwaartekracht uit, die de afstanden tussen de sterrenstelsels steeds groter maakt. Er is zoveel van, dat donkere energie wel 70% van de massa/energie-inhoud van het heelal beslaat. Hoe het natuurverschijnsel precies in elkaar zit weet niemand: natuur- en sterrenkundigen hebben allerlei verklaringen bedacht als een vijfde natuurkracht ( quintessence of het effect van Einstein’s kosmologische constante. Sterrenkundige Adam Riess heeft nu aangetoond dat de kracht al veel langer dan gedacht actief is.

Donkere energie laat zich mooi beschrijven met Einstein’s kosmologische constante, een onderdeel van zijn Algemene Relativiteitstheorie. Einstein stopte de kosmologische constante in zijn theorie omdat het heelal in zijn visie altijd even groot moest blijven: om te verklaren waarom de sterrenstelsels niet door hun eigen zwaartekracht naar elkaar vlogen voerde hij een tegengestelde anti-zwaartekracht in. Toen sterrenkundigen ontdekten dat sterrenstelsels juist van elkaar wegvliegen, noemde Einstein de constante ‘mijn grootste blunder’, maar eind jaren ’90 gaven metingen aan dat de uitdijing van het heelal steeds sneller verliep: een onzichtbare kracht werkte de zwaartekracht tegen.

Had Einstein toch gelijk met zijn kosmologische constante? De formules van de Algemene Relativiteitstheorie geven alleen een beschrijving, geen verklaring van het verschijnsel. Met bestaande telescopen kunnen sterrenkundigen niet uitmaken hoe donkere energie zich precies gedraagt. De formules voorspellen subtiele verschillen tussen een kosmologische constante en de werking van een vijfde natuurkracht, quintessence. Duidelijk is wel dat donkere energie niet verspreid raakt over de ruimte, maar juist uit elke kubieke meter vacuüm opwelt: zet het heelal door de donkere energie uit, dan ontstaat er meer ruimte, die vervolgens weer bijdraagt aan de uitdijing. Terugrekenend verwachtten sterrenkundigen dat de donkere energie in het verleden juist minder sterk was dan nu.

In ons 13,7 miljard jaar oude heelal zou donkere energie een nieuwkomer zijn, maar de metingen van Adam Riess en zijn team laten iets anders zien. Donkere energie beïnvloedt de uitdijing van het heelal volgens hen al miljarden jaren langer dan gedacht. Sinds vijf miljard jaar wint de donkere energie aan kracht en wordt het heelal tegen de zwaartekracht in steeds sneller opgeblazen, maar ook daarvoor duwde donkere energie de sterrenstelsels uit elkaar. Riess gebruikte kosmische kilometerpaaltjes om de uitdijing door te meten en ontdekte dat donkere energie minstens negen miljard jaar oud is. Onze zon en aarde ontstonden nog geen vijf miljard jaar geleden.

Supernova’s

Riess gebruikte de nauwkeurige instrumenten van de Hubble-telescoop om ver in het heelal te kijken. Omdat licht van ver er lang over heeft gedaan om de aarde te bereiken, keek Riess zo terug naar het heelal van negen miljard jaar terug. Daar vond hij 24 supernova’s (ontploffende sterren) van het speciale type 1a. Die ontploffen altijd met dezelfde helderheid en zijn dus te gebruiken om afstanden in het heelal te meten: hoe helderder een 1a-supernova, hoe dichterbij de aarde en andersom. Uit de snelheid waarmee die oude supernova’s van de aarde wegvluchten blijkt zonneklaar dat er donkere energie in het spel is. In vervolgonderzoek hoopt Riess op te helderen welke soort donkere energie – kosmologische constante of quintessence – ons heelal vult.