De Dood Van Het Universum

De vorm, inhoud en toekomst van het heelal zijn nauw met elkaar verbonden. We weten dat het voor het grootste deel vlak is; we weten dat het uit baryonische materie bestaat (zoals sterren en planeten) maar voornamelijk uit donkere materie en donkere energie; en we weten dat het continu uitdijt, zodat alle sterren uiteindelijk opbranden in een koude leegte. Renée Hlozek wijdt uit over de schoonheid van dit donkere einde.

Bekijk hier de volledige les

Als we 's nachts omhoog kijken, verbazen we ons erover hoe oneindig de hemel lijkt, maar hoe ziet de hemel er over miljarden jaren uit? Een bepaald soort wetenschapper, een kosmoloog genaamd, vraagt zich het antwoord daarop af.

Het einde van het heelal is nauw verbonden aan wat het bevat. Meer dan 100 jaar geleden bedacht Einstein de relativiteitstheorie, die bestond uit vergelijkingen die ons helpen de relatie te begrijpen tussen waar het universum van gemaakt is en zijn vorm.

Het blijkt dat het heelal gekromd zou kunnen zijn, als een bol. Dit noemen we een positieve kromming of gesloten. Of het heeft een zadelvorm. Dat noemen we een negatieve kromming of open. Of het is vlak. Die vorm bepaalt hoe het universum zal leven en sterven. We weten nu dat het heelal bijna vlak is, maar de componenten ervan beïnvloeden nog steeds het uiteindelijke lot.

We kunnen voorspellen hoe het heelal verandert met de tijd door de energiedichtheden te meten van de verschillende componenten ervan.

Waar is het heelal dan van gemaakt? Het heelal bevat alle dingen die we kunnen zien, zoals sterren, gas en planeten. Deze dingen noemen we gewone of baryonische materie. Hoewel we dat overal om ons heen zien, is de totale energiedichtheid hiervan eigenlijk heel erg klein: ongeveer vijf procent van de totale energie in het heelal.

Laten we het nu over de andere 95% hebben. Iets minder dan 27% van de rest van de energiedichtheid in het heelal is gemaakt van zogenaamde donkere materie. Donkere materie reageert bijna niet op licht, dus het schijnt niet en het reflecteert geen licht, zoals sterren en planeten doen. Maar verder gedraagt het zich als gewone materie: het trekt dingen aan met zwaartekracht.

De enige manier waarop we donkere materie kunnen zien, is via gravitatieinteractie: hoe dingen eromheen draaien en hoe het licht afbuigt doordat het de ruimte eromheen kromt. We hebben nog geen donkere-materiedeeltje ontdekt, maar overal zijn wetenschappers op zoek naar dit moeilijk te vinden deeltje en de effecten van donkere materie op het heelal. Maar bij elkaar is dat nog steeds geen 100%.

De overige 68% van de energiedichtheid is gemaakt van donkere energie, wat nog mysterieuzer is dan donkere materie. Donkere energie gedraagt zich als geen enkele andere stof die we kennen en werkt meer als negatieve zwaartekracht. We zeggen dat het een zwaartekrachtsdruk heeft; gewone en donkere materie hebben dat niet.

Het heelal trekt niet in elkaar, zoals je van zwaartekracht zou verwachten, maar het lijkt juist uit te dijen in een steeds hoger tempo. Aangenomen wordt dat donkere energie een kosmologische constante is. Daarmee zou het de vreemde eigenschap bezitten, uit te dijen als het volume van de ruimte toeneemt om zo zijn energiedichtheid gelijk te houden.

Als het heelal uitdijt, zoals het nu doet, komt er steeds meer donkere energie. Donkere en baryonische materie dijen echter niet uit met het heelal en raken steeds verder verspreid. Door die eigenschap van de kosmologische constante zal het heelal in de toekomst uit steeds meer donkere energie bestaan, steeds kouder worden, en steeds sneller uitdijen.

Uiteindelijk zal het heelal geen gas meer hebben om sterren te maken en de sterren zelf zullen geen brandstof meer hebben en branden op tot er slechts een heelal met zwarte gaten overblijft. Als het maar lang genoeg duurt, verdampen zelfs deze zwarte gaten en blijft een koud en leeg heelal over. Dit noemen we de warmtedood van het heelal.

Al klinkt het misschien deprimerend om in een heelal te wonen dat zijn leven koud en levenloos zal eindigen, het lot van ons heelal heeft eigenlijk een prachtige symmetrie met zijn hete, vurige begin.

We noemen de versnellende eindtoestand van het heelal een de Sitter-fase, vernoemd naar de Nederlandse wiskundige Willem de Sitter. We geloven echter ook dat het heelal al eerder een de Sitter-fase heeft gehad in zijn vroegste begin. We noemen deze vroege periode inflatie, waarin kort na de Big Bang het heelal voor korte tijd extreem snel uitdijde. Het heelal eindigt dus op dezelfde manier als het begon: in een versnelling.

We leven in een buitengewone tijd van het leven van het heelal waarin we de ontwikkeling van het heelal kunnen beginnen te begrijpen en waarin we haar geschiedenis zelf in de sterrenhemel kunnen bekijken.

 

Bron: TED.com