‘Universum dreigt spoedig ineen te storten’

Donkere energie en de versnelde uitzetting van het heelal die daarmee samenhangt, is een symptoom van de spoedige ineenstorting van het heelal. Spoedig, in kosmologische tijdschaal althans. Dat zeggen de fysici Nemanja Kaloper van de Amerikaanse University of California, Davis en Antonio Padilla van de Britse Universiteit van Nottingham. Dreigt ons heelal binnen enkele tientallen miljarden jaren onleefbaar te worden?

Steeds snellere uitzetting
Sinds de jaren dertig weten we dankzij de Amerikaanse astronoom Hubble, dat het heelal uitzet. Ongeveer 13,8 miljard jaar geleden was het heelal zeer klein en dicht. Sinds die tijd zet het heelal sterk uit, waardoor het waarneembare heelal zijn huidige grootte heeft bereikt. Einde twintigste eeuw ontdekten kosmologen iets opmerkelijks. De uitzetting van het heelal verloopt steeds sneller. De kosmische constante lambda die door Einstein in het leven was geroepen om het heelal statisch te houden en afgedankt, is nu weer uit de mottenballen gehaald om dit vreemde effect te beschrijven. Zogeheten donkere energie zou verantwoordelijk zijn voor dit proces.

In een nieuw artikel, gepubliceerd in het gezaghebbende blad Physics Review letters, beschrijven de twee natuurkundigen wat zij als ‘kosmologische ineenstorting’ aanduiden als verklaring voor dit proces. Op grond van hun berekeningen zal het heelal zoals wij dat kennen, over enkele tientallen miljarden jaren in elkaar storten. In onderstaande video beschrijft een van hen, Joseph Padilla, hun ontdekking.

Vacuümenergie en ineenstorting

Het vacuüm is niet leeg. In een gegeven stuk ruimte springen er voortdurend paren van deeltje en antideeltje te voorschijn om binnen de onzekerheidsmarge weer te verdwijnen. Deze deeltjesparen dragen bij aan de energie van het vacuüm, die daarom enorm is (volgens sommige, bepaald niet onomstreden, berekeningen 10⁹⁶ kg*c² per kubieke meter), die vervolgens via allerlei kunstgrepen wordt “gerenormaliseerd” tot bijna nul. Andere kosmologen gaan liever uit van de waargenomen dichtheid van donkere energie, rond een tienmiljardste joule per kubieke meter, en zetten hiermee de totale massa van virtuele deeltjes op nul [2]. Dat is uiteraard veel minder, maar gezien het enorme volume van het heelal toch nog een aanzienlijke hoeveelheid energie. Deze vacuümenergie is betrokken bij de ineenstorting: deze wordt als het ware opgeslagen (gesequestreerd).

 Wat gebeurt er nu precies?
Volgens Padilla en Kaloper is de huidige fase van versnelde uitzetting een verschijnsel dat samenhangt met het beginstadium van de ineenstorting. Dat zou betekenen dat de ineenstorting enkele tientallen miljarden jaren na nu zou plaatsvinden.  Gelukkig, gesteld dat ze gelijk hebben, duurt dat nog heel lang, en hebben we nog ruim de tijd om een methode uit te dokteren om de ineenstorting van het heelal te overleven. Bijvoorbeeld door naar een ander heelal te ontsnappen.

Bron
1. Nemanja Kaloper and Antonio Padilla. “Sequestration of Vacuum Energy and the End of the Universe.” Physical Review Letters. DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.101302
2. Vacuum, John Baez, homepage op University of California-Riverside, 2013