WMAP legt groeispurt van jong heelal vast

Nieuwe gegevens over het oudste licht uit het heelal bieden stevige experimentele steun voor de kosmologische theorie dat het heelal 13,7 miljard jaar oud is. Ook bevestigen ze het Standaardmodel dat zegt dat het zeer jonge heelal binnen een oogwenk, 10-35 seconde na de Oerknal, een fenomenale groeispurt doormaakte die het praktisch glad streek.

De data, die inmiddels zijn aangeboden aan het tijdschrift Astrophysical Journal (en al te vinden zijn op http://wmap.gsfc.nasa.gov/results) komen van de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), een Amerikaanse satelliet, die in 2001 is gelanceerd. Doel: het nauwkeurig in kaart brengen van de achtergrondstraling in het heelal, een relict van de Oerknal.

Zoveel miljard jaren na dato kan de WMAP die groeispurt of inflatie nog altijd registreren: ze verraadt zich in een minuscuul verschil in de grootte van de temperatuurfluctuaties al naar gelang de schaalgrootte waarop je kijkt. Kleinere gebiedjes aan de hemelbol, zo voorspelt de inflatietheorie, verschillen in dit opzicht van grotere. Die verschillen zijn nu in de WMAP-data teruggevonden. Hiermee is een pijler uit de kosmologie experimenteel bevestigd.

Analyse van de nieuwe gegevens bevestigt ook andere elementen van het Standaardmodel van de kosmologie en pint cruciale parameters nog nauwkeuriger vast. We leven in een vlak heelal dat nu 13,7 miljard jaar oud is en slechts voor 4 procent is gevuld met materie zoals we die kennen. Voor de rest bestaat de kosmos voor 22 procent uit 'donkere materie' (die we om de een of andere reden niet zien) en voor 74 procent uit 'donkere energie', een soort anti-zwaartekracht die het heelal op dit moment versneld doet uitdijen. Het moment waarop de eerste sterren zich vormden, is bijgesteld van 200.000 tot circa 400.000 jaar na de Oerknal.

Drie jaar geleden presenteerde WMAP zijn eerste data. Toen 380.000 jaar na de Oerknal het heelal zover was afgekoeld dat zich de eerste atomen vormden, werd het ineens doorzichtig. Die oudste straling, inmiddels afgekoeld tot een temperatuur van enkele graden boven het absolute nulpunt en 'uitgerekt' tot microgolven, is niet in alle richtingen even koud. Er zitten fluctuaties in ter grootte van enkele tienduizendste graden. Die fluctuaties vinden hun oorzaak in minuscule dichtheidsverschillen (quantumfluctuaties) in het oerheelal, de kiem voor latere structuren.

De nu gepresenteerde conclusies zijn voor een belangrijk deel gebaseerd op gegevens over de variaties in de polarisatie van het oerlicht (te vergelijken met licht dat door een polaroidglas gaat). Dat signaal is zo zwak dat WMAP voor de meting jaren nodig had.