UNIVERSA
UNIVERSA

Ons heelal is er misschien maar één van miljarden universa.

© Detlev van Ravenswaay/Science Photo Library

Het heelal is er maar 1 van vele

Al decennialang vragen astronomen zich af of ons heelal nu wel of niet het enige is. Maar nu hebben astronomen het eerste mogelijke bewijs gevonden dat we omringd worden door onbekende werelden in een zogeheten multiversum. En dat kan ons begrip van de ruimte op z’n kop zetten.

23 mei 2018 door Rolf Haugaard Nielsen

Vlak na de oerknal groeide het pas ontstane heelal uit van het formaat van een elektron tot een voetbal. 

Deze inflatie verliep sneller dan het licht en duurde een biljardste van een biljardste van een biljardste seconde. Daarna ging de uitdijing in een lager tempo verder.

Het universum werd opgeblazen als een ballon, en de hele kosmologie is gebaseerd op deze ene fundamentele gebeurtenis. De inflatietheorie daagt wel ons begrip uit van de structuur van de ruimte. 

Ze voorspelt dat de inflatie niet alleen optrad in het kleine gebiedje dat uitgroeide tot ons universum, maar stelt dat het proces chaotischer was en plaatsvond in een veel grotere ruimte, waar tal van universa opdoemden – zoals popcorn in een pan met zinderende olie. 

Volgens de theorie zijn er zeker miljarden universumbellen rond ons eigen universum, en leven we in een multiversum.

Al decennialang vragen astronomen zich af of de multiversumtheorie wel klopt, maar nu duikt het eerste mogelijke bewijs op: het universum heeft een merkwaardige koude plek, die een krater kan zijn van een botsing met een ander universum.

Inflatie verklaart het heelal

De inflatietheorie werd in de jaren 1980 in het model van de oerknal geïntroduceerd om te verklaren waarom de sterrenstelsels gelijkmatig over het heelal zijn verspreid.

Als de uitdijing van het heelal zich na de oerknal in een gestaag tempo voltrokken had, dan had de zwaartekracht materie in clusters kunnen verdelen. 

De bliksemsnelle inflatie verdeelde de massa van meet af aan gelijkmatig, zoals de lucht gelijkmatig wordt verdeeld in een ballon die wordt opgeblazen.

De inflatie verklaart bovendien waarom de temperatuur overal in het heelal gelijk is. Toen ons pas ontstane heelal zo groot was als een elektron, had alle materie ongeveer dezelfde temperatuur, en tijdens de inflatie kwam daar geen verandering in.

Heelal is – bijna – overal even warm

De uniforme temperatuur is af te lezen aan de kosmische achtergrondstraling, die 380.000 jaar na de oerknal uitgezonden is. 

Daarvoor was het universum zo heet dat straling constant in materie veranderde, waar geen licht aan kon ontsnappen. Maar toen het universum groot en koud genoeg was geworden om waterstofatomen te gaan vormen, ontsnapte het licht aan de materie in een flits. 

Vervolgens werd het weer donker doordat de neutrale waterstofatomen geen zichtbaar licht gaven. Het licht keerde pas terug toen de eerste sterrenstelsels honderden miljoenen jaren later verschenen.

Tientallen jaren van observatie tonen aan dat de temperatuur over het algemeen slechts enkele miljoenste graden varieert – behalve op één plaats. 

In 2004 ontdekten astronomen een bijzonder koude plek in de achtergrondstraling, op 3 miljard lichtjaar van de aarde. De plek beslaat een gebied van vijf graden aan de hemel en is 0,00015 °C kouder dan de temperatuur van de straling van 2,73 °C boven het absolute nulpunt.

Kou lijkt gezichtsbedrog

Tot voor kort dachten de onderzoekers dat het koude gebied te wijten was aan een gigantisch vacuüm met een omvang van 1,8 miljard lichtjaar tussen ons en de koude plek in. 

Wanneer lichtgolven van de achtergrondstraling door zo’n groot vacuüm gaan, verliezen ze energie op weg naar de leegte toe en krijgen ze energie op de terugweg. 

De astronomen vergelijken het verschijnsel met een knikker die bergopwaarts energie verliest en er aan de andere kant van de berg hard af rolt. 

In een stilstaand heelal zou het licht uit het vacuüm komen met precies dezelfde energie als waarmee de golven erin kwamen. 

Maar omdat het heelal is uitgedijd in de 1,8 miljard jaar waarin het licht door het vacuüm is getrokken, is de ‘berg’ op weg uit het vacuüm minder steil. Op die manier herwint het licht niet alle energie en ziet het er iets langgolviger en kouder uit.

De onderzoekers dachten dat de koude plek gezichtsbedrog was, gecreëerd door de leegte. 

Oude theorie sneuvelt

Maar nu hebben Britse astronomen van Durham University de oorspronkelijke verklaring verworpen door aan te tonen dat de kolossale leegte helemaal niet bestaat: er zijn evenveel sterrenstelsels tussen de aarde en de koude plek als tussen onze aardbol en andere plekken in de achtergrondstraling. 

Daarom neigen de astronomen nu naar een andere verklaring: de plek is een krater van een botsing tussen ons heelal en een ander heelal die tijdens de inflatie plaatsvond. 

Door de botsing werden massa en energie weggeblazen en ontstond er een bijzonder koude plek in de achtergrondstraling.

Multiversum heeft meer vormen

De ontdekking van de Britse astronomen heeft de multiversumtheorie nieuw leven ingeblazen. 

In de eenvoudigste versies van de theorie is het multiversum ontstaan doordat de inflatie plaatsvond op meer plekken dan in het gebiedje dat ons heelal werd, waardoor miljarden universa tegelijk opdoken. 

Een andere theorie voegt daaraan toe dat de inflatie niet alleen optrad toen ons eigen heelal ontstond, maar een eeuwig proces is dat constant nieuwe multiversa voortbrengt rondom het multiversum waarin ons eigen heelal zich bevindt.

In een derde en nog complexere versie van het multiversum regeren de wetten van de kwantummechanica. Hierbij ontstaan nieuwe universa als loten aan de bestaande. Telkens als een situatie meer uitkomsten kan hebben, ontstaat voor iedere optie een dochteruniversum. 

Het meest speculatieve model van het multiversum is gebaseerd op de supersnaartheorie, die voorspelt dat er wel tien dimensies zijn. De extra dimensies zijn in de multiversumtheorie even groot als hele universa en bevatten diverse parallelle werelden die om ons heen verborgen zijn. Alleen de zwaartekracht kan onbelemmerd tussen de dimensies heen en weer.

Achter het bewijs aan

Tot nu toe is de koude plek in de kosmische achtergrondstraling de enige echte indicatie dat het universum er slechts één is van een oneindige reeks universa. 

De onderzoekers weten nu dat de eerste wetenschappelijke verklaring van de plek – gezichtsbedrog door toedoen van een supervacuüm – niet klopt. 

Maar de plek vormt geen definitief bewijs van de Britse theorie dat ons universum tijdens de inflatie in de vroege ruimte op een ander universum is gebotst. 

Daarom moeten wetenschappers hopen op ontdekkingen die het idee dat we in een multiversum leven, kunnen steunen.

GA OP ONTDEKKING IN HET HEELAL met een abonnement op Wetenschap in Beeld.

Bekijk ook ...

ONTVANG DE NIEUWSBRIEF VAN WETENSCHAP IN BEELD

Je ontvangt je gratis special, Onze extreme hersenen, als download zodra je je hebt aangemeld voor onze nieuwsbrief.

Ook gelezen

Niet gevonden wat je zocht? Zoek hier: