Home

De oerknaltheorie

Ruim vijftien miljard jaar geleden was alle materie in het heelal samengeperst in één punt. Tijdens een enorme oerexplosie ontstonden tijd en materie.

In de jaren twintig ontdekte de Amerikaanse sterrenkundige E.P. Hubble dat vrijwel alle sterrenstelsels buiten ons eigen melkwegstelsel zich van ons af bewegen. Hubble deed zijn ontdekking aan de hand van het spectrum van het licht van de sterrenstelsels. Aan de hand van de samenstelling van het licht kunnen we bepalen of een ster op ons af komt of van ons af reist. Blauwe sterren komen dichterbij, rode sterren verwijderen zich. Dat komt door het zogenaamde Doppler-effect.

Als alle sterrenstelsels zich verwijderen van het stelsel waarin wij ons bevinden, dan betekent dat dus dat het heelal voortdurend uitdijt. En dat vroeger alle sterrenstelsels dichter bij elkaar lagen. Sterker nog, als we maar ver genoeg teruggaan in tijd, komen we op een moment dat alle sterrenstelsel op hetzelfde punt lagen.

De oerknal

Aan de hand van de snelheid waarmee het heelal uitdijt, kunnen we berekenen wanneer alle materie was samengeperst op dat ene punt. Dat moet zo'n 17,7 miljard jaar geleden zijn geweest. Omdat we niet zeker weten of de snelheid van de sterrenstelsels altijd even hoog is geweest, houden we meestal een slag om de arm. Daarom gaan we ervan uit dat ergens tussen de vijftien en de twintig miljard jaar geleden alle materie in het heelal was samengeperst in één punt.

Dat punt was veel kleiner dan de kern van een atoom. De normale natuurkundige wetten golden op dat moment dan ook niet. Sterrenkundigen gaan ervan uit dat zelfs tijd nog niet bestond. Tijd, ruimte en materie ontstonden pas tijdens een grote explosie, de oerknal.

Het allerkleinste, het allergrootste

Na de oerknal volgden de gebeurtenissen elkaar in snel tempo op. De temperatuur was gigantisch hoog, veel hoger dan nu waar dan ook nog voorkomt.

 tijd temperatuur van het heelal
< een miljoenste seconde na de oerknal 50.000 miljard graden Celsius
een honderdste seconde na de oerknal honderd miljard graden Celsius
drie minuten na de oerknal één miljard graden Celsius
driehonderdduizend jaar na de oerknal 5700 graden Celsius
één miljoen jaar na de oerknal drieduizend graden Celsius

Temperatuur van het heelal na de oerknal.

Als sterrenkundigen praten over de eerste momenten van de oerknal, dan gaat het over triljoensten van seconden. Dergelijke discussies, die voor de leek moeilijk zijn te volgen, gaan over de aard van energie en materie. Daarin ligt ook het aantrekkelijke van de oerknaltheorie.

Het allerkleinste, de elementaire deeltjes waaruit alle materie is opgebouwd, komt samen met het allergrootste, het heelal zoals we dat kennen. Voor de ontwikkeling van de theorie is dus zowel sterrenkundig onderzoek als onderzoek naar deeltjesversnellers, waarin natuurkundigen onderzoek doen naar de deeltjes waaruit atomen zijn opgebouwd, van belang.

Bewijzen

In 1964 onderzochten twee sterrenkundigen, Penzias en Wilson, de straling die als ruis vanuit het heelal tot ons komt. Bij toeval ontdekten ze zo een bepaalde ruis die van alle kanten uit het heelal op ons afkomt. Het bestaan van die zogenaamde 3K-achtergrondstraling was al in 1946 voorspeld. Gamow had toen berekend dat als overblijfsel van de oerknal een bepaalde achtergrondstraling te vinden moest zijn. De toevallige ontdekking van Penzias en Wilson was dan ook een bevestiging van de oerknaltheorie.

Een ander bewijs voor de oerknaltheorie wordt geleverd door de verhouding tussen waterstof en helium in het heelal. Helium kon alleen maar in een zeer korte periode, ongeveer 3 3/4 minuut na de oerknal worden gevormd. Theoretische berekeningen over de verhouding tussen waterstof en helium bleken goed overeen te stemmen met de verhouding die sterrenkundigen ook daadwerkelijk waarnemen.