Je leest:

Donkere energie onder vuur

Donkere energie onder vuur

Auteur: | 16 februari 2004

Astrofysici van Durham University hebben aanwijzingen dat het heelal niet zo donker is als metingen aan de kosmische achtergrondstraling lijken te zeggen. Volgens de onderzoekers is die straling verstoord door sterrenstelsels in het vroege heelal.

Het heelal bestaat volgens kosmologen voor 70% uit donkere energie, een verschijnsel dat zorgt dat het heelal steeds sneller uitdijt. De sterrenstelsels erin bewegen met een steeds grotere snelheid uit elkaar, als door een omgekeerde zwaartekracht. Dat blijkt uit waarnemingen aan de kosmische achtergrondstraling, het licht van gloeiend heet plasma in het vroege heelal. Natuurkundigen gebruiken vaak de temperatuur van een lichtbron om aan te geven hoe het licht ervan is opgebouwd. In de loop der tijd is de achtergrondstraling ‘afgekoeld’ van 4500 naar 2,73 graden boven het absolute nulpunt.

Een kaart van de achtergrondstraling over de hele hemel, tussen 1989 en 1992 gemaakt door de COBE-satelliet. De gekleurde vlekken stellen gebieden met verschillende temperaturen voor. Astrofysici denken dat die gebieden wijzen op een onregelmatige massa-verdeling in het vroege heelal: het begin van de eerste sterrenstelsel-clusters.

Astrofysicus Tom Shanks van Durham University en zijn collega’s kwamen met een andere verklaring: het heelal dijt helemaal niet versneld uit. Volgens de onderzoekers verstoorden sterrenstelsels in het vroege heelal de achtergrondstraling. Shanks’ team vergeleek een kaart van de achtergrondstraling en een kaart van massa-concentraties in het vroege heelal. Er bleek een fikse overlap te zijn tussen koudere plekken in de achtergrondstraling en plekken met clusters van sterrenstelsels.

In die jonge sterrenstelsels konden losse elektronen uit hete gaswolken de achtergrondstraling verstrooien, wat wij vervolgens zien als gebieden met een lagere temperatuur. Deze ‘valse’ achtergrondstraling lijkt volgens Shanks erg veel op het effect dat je door donkere energie zou krijgen. De verstoring van zo’n cluster kan een complete graad aan de hemel beslaan, genoeg om de aanwijzingen voor donkere energie te ondermijnen.

Volgens het standaardmodel is het heelal gevuld met 70% donkere energie, 25% donkere materie en maar 5% ‘normale’ materie. Donkere materie is onzichtbaar materiaal dat sterrenstelsels door zijn zwaartekracht bij elkaar houdt. Donkere energie is een kracht die de uitdijing van het heelal versnelt.

Achtergrondstraling

Natuurkundigen zoeken al jaren naar een verklaring voor de donkere delen van het heelal. Dat donkere energie bestaat, is afgeleid uit metingen aan de kosmische achtergrondstraling, een zee van microgolfstraling die door het hele heelal is verspreid. Volgens de oerknaltheorie begon het heelal als een immens hete explosie. Lichtdeeltjes kunnen daarin niet ver reizen: ze botsen telkens op losse atoomkernen en elektronen. Het heelal was een hete en ondoorzichtige plasma-wolk.

Toen het heelal na ongeveer 10.000 jaar was afgekoeld tot 4500 graden, vormden zich atomen uit het plasma. Atomen houden licht veel minder goed tegen dan losse elektronen, en daardoor kreeg het licht de ruimte. Het kon voor het eerst ongestoord door het heelal reizen. De golflengte van dat licht is door de uitzetting van het heelal uitgerekt, waardoor wij het nu als microgolfstraling zien. Licht van een lange golflengte (zoals radiogolven) draagt minder energie dan kortgolvig licht (zoals röntgenstraling). De kosmische achtergrondstralig ziet er nu uit alsof ze werd geproduceerd bij 2,73 graden boven het absolute nulpunt – een factor 1500 kouder!

Hoe warmer een voorwerp, hoe meer licht het uitzendt. De hoeveelheid energie per golflengte hangt af van de temperatuur. Een gloeilamp, witheet ijzer of de zon gedragen zich allemaal zo; alleen de temperatuur verschilt. Hier is de energieverdeling voor de achtergrondstraling te zien.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 16 februari 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.