Je leest:

Hoe oud is het heelal?

Hoe oud is het heelal?

Auteur: | 1 september 2000

Zeventig jaar geleden ontdekte de Amerikaanse astronoom Edwin Hubble dat de sterrenstelsels in de kosmos van elkaar af bewegen. Hoe groter de onderlinge afstand, des te hoger de verwijderingssnelheid. Maar welke snelheid bij welke afstand hoort, wist Hubble niet.

Afstand, leeftijd en uitdijingssnelheid hebben in de kosmologie alles met elkaar te maken. Door de uitdijing van het heelal bewegen ver verwijderde sterrenstelsels van ons af. Hoe groter de afstand, des te hoger is die vluchtsnelheid. Als je van een groot aantal stelsels de vluchtsnelheid en de afstand kent, kun je uitrekenen wanneer de oerknal plaatsvond. Anders gezegd: je kent de leeftijd van het heelal. De verhouding tussen vluchtsnelheid en afstand wordt de Hubbleconstante genoemd.

De Hubble-ruimtetelescoop, vernoemd naar Edwin Hubble.
NASA

Roodverschuiving

De verwijderingssnelheid van een sterrenstelsel laat zich vrij gemakkelijk meten: hoe sneller een stelsel van de aarde af beweegt, des te groter is de roodverschuiving die in het licht van dat stelsel wordt gemeten. Maar om te weten met welke afstand een bepaalde vluchtsnelheid overeenkomt, moeten ook de afstanden tot ver verwijderde sterrenstelsels nauwkeurig worden opgemeten en dat is veel moeilijker. Hiervoor maken sterrenkundigen gebruik van een methode die gebaseerd is op de helderheden van zogeheten cepheïden, een bepaald soort veranderlijke sterren in ons eigen Melkwegstelsel. Die helderheden moeten dan natuurlijk wel goed geijkt zijn.

Scherpe blik

De scherpe blik van de Hubble Space Telescope ziet cepheïden in ver verwijderde sterrenstelsels op tientallen miljoenen lichtjaren afstand. Door de helderheid van deze sterren op de Hubble-foto’s te vergelijken met die van ons eigen Melkwegstelsel kan dan vervolgens de afstand worden berekend. Op basis van gedetailleerde waarnemingen aan achttien ver verwijderde sterrenstelsels komen Wendy Freedman van het Carnegie-instituut in Washington en haar collega’s tot de conclusie dat de zogeheten Hubbleconstante zeventig kilometer per seconde per megaparsec bedraagt. In gewone mensentaal: een sterrenstelsel op een afstand van één megaparsec (3,3 miljoen lichtjaar) heeft een verwijderingssnelheid van zeventig kilometer per seconde; een stelsel op twee megaparsec afstand (6,6 miljoen lichtjaar) vliegt van ons weg met 140 kilometer per seconde.

Leeftijd

‘Vroeger bedroeg de onzekerheid in de Hubbleconstante een factor twee’, aldus Robert Kirshner van de Harvard-universiteit. ‘Nu nog maar 10 procent. Het is alsof je eerst niet zeker wist of je één of twee voeten had en nu alleen nog twijfelt over één teen.’ Omdat de Hubble-constante een maat is voor de snelheid waarmee het heelal uitdijt, kan nu in principe ook de leeftijd van het heelal nauwkeurig worden berekend. Uit deze waarde voor de Hubbleconstante volgt een leeftijd voor het heelal van ongeveer 12 miljard jaar, aldus het team van Freedman.

Duimstok

Maar voor het gemak lieten ze daarbij de metingen van de Europese Hipparcos-satelliet buiten beschouwing. Terwijl Hipparcos juist de kosmische afstandsschaal nauwkeurig heeft geijkt. Hipparcos heeft voor het eerst nauwkeurig de afstand tot een aantal cepheïden van ons Melkwegstelsel bepaald. De ‘duimstok’ werd geijkt. Ze bleken tien procent verder weg te staan dan altijd werd aangenomen. Dat betekent dat verre sterrenstelsels ook tien procent verder weg staan. Een grotere afstand betekent een lagere Hubbleconstante en een hogere leeftijd voor het heelal. Men komt dan uit op een Hubbleconstante van ruim 60 en een leeftijd van zo’n 14 miljard jaar. Maar daarmee is de kous nog lang niet af. Waarnemingen aan supernova-explosies in verre sterrenstelsels doen vermoeden dat de uitdijing van het heelal tegenwoordig sneller verloopt dan vroeger en als dat zo is, moet de oerknal langer geleden hebben plaatsgevonden, misschien wel 16 miljard jaar. En dan is er nog de mysterieuze ster waarvan de leeftijd bepaald is op niet minder dan 17 miljard jaar. Die waarde is gebaseerd op metingen aan de hoeveelheid thorium in de ster – een radioactief element. Hoe minder thorium een ster bevat, des te ouder moet hij zijn. Eén ster van 17 miljard jaar oud is voldoende om aan te tonen dat het heelal minstens diezelfde leeftijd moet hebben. Aan de andere kant liggen al dit soort metingen aan de grens van wat technisch mogelijk is. Overal liggen systematische fouten op de loer. De onenigheid zal best nog een poosje blijven bestaan. Dat betekent dat de astronomen misschien iets nieuws op het spoor zijn.

Dit artikel is eerder verschenen in nummer 5 uit de jaargang 2000 van het blad Archimedes.

Dit artikel is een publicatie van Archimedes.
© Archimedes, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 september 2000

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.