Zoekmaken van heelal beloond

Dijt de kosmos steeds langzamer uit? Dat dacht iedereen. Maar in 1998 vonden drie mannen het tegenovergestelde. En dat is goed voor de Nobelprijs 2011.

De Nobelprijs voor de natuurkunde gaat dit jaar naar de drie mannen die ervoor hebben gezorgd dat we het grootste deel van het heelal kwijt zijn. Saul Perlmutter (1959), Brian Schmidt (1967) en Adam Riess (1969) ontdekten in 1998 tot ieders verrassing en ook tot hun eigen stomme verbazing dat het heelal versneld uitdijt.

Dàt het heelal uitdijt, was al honderd jaar bekend. Waarnemingen met de grote telescoop op Mount Wilson in Californië lieten destijds zien dat verre sterrenstelsels allemaal van elkaar vandaan lijken te bewegen. Het verschijnsel werd vernoemd naar Edwin Hubble, die het in 1927 in een wetenschappelijk artikel beschreef. Het leidde tot de theorie dat het heelal is ontstaan tijdens de oerknal, en sindsdien uitdijt.

De grote vraag was alleen: blijft de kosmos altijd uitdijen? Of remt de zwaartekracht op enig moment de uitdijing af, waarna het universum weer in elkaar klapt? Anders gezegd: eindigt de kosmos met een ‘whisper’, een fluister, of in een ‘big crunch’, met totale ineenstorting?

Met een fluister dus. Dat blijkt uit de resultaten van Schmidt, Riess en Perlmutter. Zij lieten niet alleen zien dat het heelal nog altijd uitdijt, maar zelfs dat het dat steeds sneller doet.

De drie mannen concludeerden dat in 1998 op grond van metingen aan supernova’s. Uit die sterren die aan het eind van hun leven op een karakteristieke manier exploderen, kozen zij één type: supernova’s type 1a. Die ontstaan als kleine compacte sterren, ‘witte dwergen’, ontploffen. De lichtsterkte en het profiel van die ontploffingen zijn zo goed bekend, dat de afnemende lichtsterkte een heel precieze maat vormt voor hun afstand en hun snelheid. Korter: ze zijn de kilometerpaaltjes, waarmee de drie mannen het heelal opmaten.

Perlmutter deed dat vanaf 1988 vanuit de universiteit van California in zijn Supernova Cosmology Project. Brian Schmidt, vanuit de Australian National University, en Adam Riess, vanuit Johns Hopkins University in Baltimore, werkten aan een concurrerend project, het High-z Supernova Search Team.

Wat is de verklaring? De resultaten uit 1998 haalden Einsteins kosmologische constante terug op het toneel. „Mijn grootste blunder”, vond Einstein zelf ooit die constante uit 1915 die de kosmos statisch – niet krimpend of uitdijend dus – moest maken. Maar als maat voor de versnelde uitdijing heeft zijn ‘blunder’ nu toch een comeback gemaakt.

En de motor achter de versnelde uitdijing? Die wordt wel ‘donkere energie’ genoemd. Deze nog totaal onbekende energievorm zou zelfs 70 procent van het heelal uitmaken. Samen met de donkere materie, ook al onbekend, die 24 procent van de kosmos beslaat, is dus inderdaad de conclusie: de Nobelprijswinnaars van dit jaar maakten het grootste deel van het heelal kwijt.