Mysterieuze energie

Het heelal dijt uit, en wel steeds sneller.

De energie die die versnelde expansie voortdrijft is 9 miljard jaar geleden ontstaan.

De nevel van supernova ‘de krab’, een ster die zich in 1054 opblies. Foto European Southern Observatory European Southern Observatory

De mysterieuze donkere energie, die ervoor lijkt te zorgen dat het universum steeds sneller uitdijt, was negen miljard jaar geleden al in het heelal aanwezig. Dat meldt een team van astronomen onder leiding van Adam Riess van de Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland. Hun resultaten worden begin volgend jaar gepubliceerd in het Astrophysical Journal, maar ze werden eind vorige week al door NASA naar buiten gebracht.

De astronomen gebruikten meetgegevens van de Hubble-ruimtetelescoop om het lichtspectrum te analyseren van 23 zeer verre supernova’s van het type 1a. Deze sterexplosies worden wel de kilometerpaaltjes van het heelal genoemd, omdat de samenstelling en intensiteit van hun lichtspectrum nauwkeurig bekend is. Analyse daarvan stelt astronomen in staat (veranderende) afstanden in de ruimte te berekenen, een beetje zoals een wandelaar ’s avonds aan het lichtschijnsel van lantaarns kan zien of ze ver weg of juist dichtbij staan.

Op deze manier ontdekten astronomen, waartoe ook Riess behoorde, in 1998 tot hun verrassing dat het heelal sinds een paar miljard jaar steeds sneller lijkt uit te dijen. Tot dan toe gingen astronomen uit van het scenario dat de ruimte na de oerknal gestaag bleef oprekken en sterrenstelsels dus ook gestaag van elkaar lijken te vlieden.

De aantrekkende zwaartekracht tussen de sterrenstelsels remt die uitdijing. En in het oude scenario leek het waarschijnlijk dat de zwaartekracht op een gegeven moment zo overheersend zou worden, dat het heelal in een eindkrak in elkaar zou ploffen.

De ontdekking van versnelde uitdijing leidt tot een ander voorland waarin sterrenstelsels juist steeds sneller uit elkaar drijven. Waarin het stof tussen de sterren zo ijl wordt dat geen nieuwe sterren meer kunnen ontstaan. En waarin uiteindelijk dus alleen koude leegte overblijft.

Recente metingen lijken met dat idee te stroken. Maar het is nog volslagen onduidelijk waardoor zo’n versnelde uitdijing veroorzaakt kan worden. De benodigde energie – ‘donkere energie’ – zou bijna driekwart van het universum (74 procent) uitmaken. Daar komt nog bij dat andere metingen uitwezen dat nog eens ruim een vijfde (22 procent) van het heelal uit onbekende ‘donkere materie’ moet bestaan. Anders gezegd: 96 procent van het heelal zou door de recente ontdekkingen zijn zoekgeraakt.

Wellicht is er geen donkere energie, maar zorgen veranderingen in de zwaartekracht in de loop van de tijd voor snellere uitdijing, zo menen sommige astronomen. Anderen opperen de aanwezigheid van onbekende krachtenvelden in het heelal. Een derde mogelijkheid is dat de donkere energie een manifestatie is van eigenschappen van de lege ruimte zelf.

De nu gepresenteerde metingen steunen die laatste gedachte doordat ze wijzen op een constante aanwezigheid van donkere energie. Maar meer dan een hint bieden ze niet, zo stelt ook Riess met zijn team. Zo kan niet met absolute zekerheid worden aangenomen dat de negen miljard jaar oude supernova’s identiek zijn aan hun jongere soortgenoten. Maar de belangrijkste grond voor onzekerheid is dat de metingen gebaseerd zijn op slechts 23 supernova’s. Om de (versnelde) groei van het universum af te bakenen zijn metingen aan duizenden supernova’s nodig, zo schatten astronomen.