ACHTERGRONDSTRALING OOK 3 MILJARD JAAR NA OERKNAL AANWEZIG

Een groep van Indiase en Franse astronomen is er in geslaagd de temperatuur in het heelal af te leiden toen dit nog maar zo'n drie miljard jaar oud was, aldus Nature van 21/28 december.

Toen het heelal net was ontstaan, kort na de Oerknal, was de temperatuur er zeer hoog. Daarna koelde het uitdijende heelal af en nu heerst er nog maar een temperatuur van 2,7° boven het absolute nulpunt. Deze temperatuur, die voor onze directe omgeving geldt, hebben astronomen heel precies kunnen afleiden uit de kosmische achtergrondstraling: de microgolfstraling die de aarde vanuit alle richtingen omspoelt en die dateert uit de tijd van kort na de Oerknal.

Als astronomen sterrenstelsels ver weg in het heelal waarnemen, kijken zij tevens terug in de tijd: het licht heeft lange tijd nodig gehad om de aarde te bereiken. Raghunathan Srianand en zijn collega's hebben een sterrenstelsel bestudeerd op een afstand van ongeveer 11 miljard lichtjaar, daterend uit de tijd dat het heelal nog maar zo'n drie miljard jaar oud was. De temperatuur uit die tijd blijken zij te kunnen afleiden uit bepaalde details in de absorptielijnen van koolstofmoleculen die zich in het gas in dat stelsel bevinden. Het is voor het eerst dat deze lijnen op zulke grote afstand zijn waargenomen.

De koolstofmoleculen absorberen kosmische achtergrondstraling en komen in een hogere energietoestand. Deze is niet stabiel en daarom zenden de moleculen hun extra energie direct weer uit. Dit leidt tot bepaalde details in het spectrum die een maat zijn voor de temperatuur van de achtergrondstraling. Er zijn echter nog andere processen die de koolstofmoleculen kunnen `aanslaan', zoals botsingen met elektronen en waterstofkernen en de absorptie van UV-fotonen. Aangezien deze mechanismen moeilijk van elkaar zijn te onderscheiden, konden astronomen tot nu toe via deze techniek alleen bovengrenzen voor de vroegere temperatuur in het heelal afleiden.

De Indiase en Franse astronomen hebben nu, gebruik makend van een Europese 8,2 meter telescoop op Paranal (Chili), de invloed van de drie verschillende bijdragen van elkaar weten te scheiden. Uit de bijdrage van alleen de achtergrondstraling leiden zij af dat de temperatuur in het 3 miljard jaar jonge heelal tussen de 6 en 14 kelvin moet hebben gelegen, hetgeen goed valt te rijmen met de waarde van 9,1 kelvin die uit de theorie van de Oerknal volgt. Hiermee is voor het eerst aangetoond dat de achtergrondstraling ook vroeger bestond.