Hinderlijke hiaten in de uitdijing van het heelal

Een spook waart rond in de kosmologie. En dat spook heet 'gequantiseerde' roodverschuivingen: het verschijnsel dat sterrenstelsels van ons af lijken te bewegen met snelheden die onderling veelvouden van 37,6 km per seconde verschillen. Onderzoek van de Britse astronomen Bruce Guthrie en William Napier, gepubliceerd in het juninummer van Astronomy and Astrophysics, bevestigt het bestaan van dit verschijnsel, waar twintig jaar geleden voor het eerst op werd gewezen. Astronomen weten zich er geen raad mee.

De roodverschuiving van sterrenstelsels is het gevolg van de uitdijing van het heelal. Hierdoor zijn de lichtgolven van sterrenstelsels 'uitgerekt' en verschuiven de lijnen in hun spectra naar het rood. Volgens het standaardmodel van het heelal neemt de roodverschuiving (en dus de vluchtsnelheid) van sterrenstelsels toe met de afstand. Hoewel over het tempo van deze toename, de zogeheten Hubble-constante, nog steeds flink wordt gedebatteerd, meende niemand dat de roodverschuivingen een voorkeur hebben voor bepaalde waarden.

Maar in 1976 maakte de Amerikaanse astronoom William Tifft bekend bij de gemeten roodverschuivingen van sterrenstelsels in het Coma-cluster steeds verschillen van rond de 72 km per seconde te hebben gevonden. In 1977 meende Tifft eenzelfde quantisering te hebben gevonden bij dichterbij gelegen groepen sterrenstelsels. De ontdekking baarde groot opzien, maar vond weinig geloof. De meeste astronomen meenden dat het om een waarnemings- of berekeningseffect ging dat bij verder onderzoek wel weer zou verdwijnen, en negeerden het verschijnsel.

Tifft-effect

De Britse astronomen Bruce Guthrie en William Napier, ook sceptici, namen aan het einde van de jaren tachtig het Tifft-effect eens onder de loep. In eerste instantie bestudeerden zij het Virgo-cluster, een verzameling sterrenstelsels op ongeveer 55 miljoen lichtjaren van de aarde. Zij vonden onderlinge verschillen in roodverschuiving van 71 km per seconde - zij het alleen bij de stelsels in de minder dichtbevolkte delen van het cluster. In 1991 vonden zij een periodiciteit van 37,2 km per seconde bij stelsels buiten dit cluster en nu hebben zij bekendgemaakt een periodiciteit van 37,6 km per seconde te hebben gevonden bij sterrenstelsels tot op afstanden van 100 miljoen lichtjaren in alle richtingen aan de hemel. Bij dit laatste en meest uitgebreide onderzoek maakten de twee Britten gebruik van de metingen van acht radiosterrenwachten, verspreid over de gehele aarde. Het Tifft-effect bleek aantoonbaar in de metingen van zeven van de acht sterrenwachten.

Een groot deel van het Astronomy and Astrophysics-artikel is gewijd aan een omvangrijke statistische analyse van het gebruikte waarnemingsmateriaal, om na te gaan of de vermeende periodiciteit niet op een slinkse wijze in de berekeningen is geslopen. De onderzoekers konden echter niets bijzonders vinden.

Het artikel werd in juni 1994 aan Astronomy and Astrophysics aangeboden. Alvorens tot publicatie over te gaan, verzocht het blad Napier en Guthrie dezelfde procedures toe te passen op een tweede, grote verzameling van sterrenstelsels. Uit dit onderzoek vloeide dezelfde periodiciteit voort, hetgeen de kans dat het hier om toeval gaat volgens de onderzoekers verkleint tot 1 op 20 miljoen. En wat het raadsel nog groter maakt: de periodiciteit blijkt vooral op te treden bij stelsels die tot groepjes behoren, iets wat ook al door Tifft was gevonden.

De twee Britten hebben er geen idee van hoe het spookachtige effect zou kunnen ontstaan en merken alleen op dat het, “als het wordt bevestigd, een enorm probleem zal vormen voor de huidige kosmologie”. Zij zijn in dit opzicht een stuk voorzichter dan Tifft, die het verschijnsel van de gequantiseerde roodverschuivingen aanwendde voor het staven van een door hem ontwikkelde, bijzonder onorthodoxe theorie. Die hield onder andere in dat in sterrenstelsels twee “fundamenteel verschillende soorten materie” voorkomen, die in de loop van de (kosmische) tijd fluctueren en “volgens specifieke selectieregels combinaties met elkaar vormen”.

Volgens Tifft is de roodverschuiving van sterrenstelsels een verschijnsel dat (mede) ontstaat in de sterrenstelsels zelf. Deze verklaring werd direct omarmd door het handjevol 'dissidente' astronomen dat met grote volharding probeert aan te tonen dat roodverschuivingen geen bewijs vormen voor de uitdijing van het heelal. “De quantisering is duidelijk een extra aanwijzing dat op zijn minst een deel van de roodverschuiving van sterrenstelsels een andere oorzaak kan hebben dan snelheid”, aldus Halton Arp - de bekendste dissident - in zijn boek Quasars, Redshifts and Controversies (1987). Daarmee morrelt het spook van de gequantiseerde roodverschuivingen aan de pijlers van de kosmologie.