Bewijs voor de Oerknal
Waarom gelooft de wetenschap dat de Oerknal verantwoordelijk was voor het ontstaan van het Heelal? In dit artikel wordt duidelijk welke observaties de Oerknaltheorie ondersteunen, en op welke manier ze dit doen. Verder komt ook de tijdlijn van de Oerkal aan bod.De oerknal
- Belangrijke begrippen
- Beknopte tijdlijn van de Oerknal
- Observaties die wijzen op het bestaan een Oerknal
Belangrijke begrippen
In dit artikel komen enkele begrippen voor waarmee je wellicht niet bekend bent. Daarom is hier een overzicht te zien van de begrippen die je moet kennen om dit artikel te kunnen volgen.| Moleculen | De deeltjes waaruit stoffen (water, ijzer, suiker) bestaan. |
| Atomen | De deeltjes waaruit moleculen zijn opgebouwd. |
| Protonen en Neutronen | De deeltjes waaruit atoomkernen bestaan. |
| Nucleonen | Een verzamelnaam voor protonen en neutronen. |
| Quarks | Hieruit zijn nucleonen (protonen en neutronen) opgebouwd. |
| Gluonen | In een nucleon wisselen de quarks constant gluonen uit, hierdoor blijven ze bij elkaar. |
Bron: J.P. Harrington and K.J. Borkowski, NASA, Wikimedia Commons (Publiek domein)Beknopte tijdlijn van de Oerknal
De Oerknaltheorie veronderstelt dat het totale Universum ongeveer 13,7 miljard jaar geleden was geconcentreerd in een oneindig klein punt, met een oneindig grote dichtheid en temperatuur. Dit punt wordt een zogenaamde singulariteit genoemd, en begon enorm snel te expanderen (uit te zetten), en daarbij ook af te koelen.Aan het begin van de Oerknal was het Heelal te heet voor het bestaan van nucleonen (de deeltjes waaruit atoomkernen zijn opgebouwd). Alle materie bestond toen in de vorm van een zogenaamd quark-gluon plasma. 10-6 seconden na de Oerknal was het Heelal voldoende afgekoeld om het vormen van protonen en neutronen mogelijk te maken. Hierdoor ging het quark-gluon plasma waaruit het Heelal toen bestond, over in een mix van nucleonen.
Enkele minuten daarna was het Universum nog verder afgekoeld, en had ongeveer dezelfde dichtheid als lucht. Rond deze tijd begonnen de nucleonen zich te binden tot atoomkernen. Dit was hiervoor niet mogelijk omdat de extreme temperatuur er voor zorgde dat gevormde atoomkernen vrijwel meteen weer uiteen vielen in protonen en neutronen.
Pas na zo'n 379.000 jaar na de Oerknal was het Universum voldoende afgekoeld voor het bestaan van atomen. Hiervoor waren er al wel atoomkernen en elektronen aanwezig, maar het was simpelweg te heet, waardoor atomen niet stabiel konden blijven en meteen uiteen vielen.
Over een periode van honderden miljoenen jaren begonnen de atomen in het Heelal zich onder invloed van de zwaartekracht naar elkaar toe te bewegen. Na verloop van tijd ontstonden er hierdoor sterren, sterrenstelsels, en later planeten. Hierna is het Universum niet erg veel veranderd; het Heelal is alleen wat groter geworden en er zijn nu meer planeten.
Observaties die wijzen op het bestaan een Oerknal
De verhoudingen tussen de elementen in het HeelalZoals eerder is vermeld, ontstonden atoomkernen enkele minuten na de Oerknal uit een hete 'soep' van losse nucleonen. Het ontstaan van atoomkernen uit protonen en neutronen wordt ook wel nucleosynthese genoemd. Het is mogelijk om uit te rekenen welke atoomkernen er bij bepaalde omstandigheden worden gevormd, en ook in welke verhouding de verschillende atoomkernen ontstaan.
En de voorspellingen die (op basis van het Oerknalmodel) zijn gemaakt over de verhouding tussen lichte elementen als waterstof en helium, blijken nauwkeurig overeen te komen met de waargenomen verhoudingen.
Het Universum expandeert
In de twintigste eeuw is ontdekt dat de sterrenstelsels die ver van ons verwijderd zijn, allemaal van ons afbewegen. Ook werd er een verband gevonden tussen de snelheid waarmee een sterrenstelsel zich van ons afgeweegt, en de afstand ervan; hoe verder weg een ster staat, hoe sneller hij van ons afbeweegt.
Dit betekend niet dat de Aarde het middelpunt van het Heelal is, en alles zich van ons afbeweegt. Vanuit elke plek in het Universum lijkt het namelijk alsof alles zich van dat punt afbeweegt. Dit komt omdat het Heelal als geheel uitdijt. Een bekende analogie hiervoor is een rozijnenbrood dat in de oven uitzet. Vanuit het oogpunt van een rozijn lijkt het alsof alle rozijnen zich van hem afbewegen, en dat de rozijnen die verder weg zijn zich sneller van hem afbewegen dan de rozijnen die dichter bij staan.
Het feit dat het Universum expandeert betekent dat het Heelal morgen groter is, en gister kleiner was dan vandaag. Dit wijst erop dat het Heelal kleiner wordt wanneer je verder teruggaat in de tijd en op een bepaald punt in het verleden zelfs oneindig klein was. Dit wijst opnieuw op het bestaan van de Oerknal.
Kosmische achtergrondstraling
Er komt van alle kanten straling uit de ruimte. De intensiteit van deze straling is in elke richting vrijwel gelijk en vult het hele Universum. Tot nu toe komt de enige correcte verklaring hiervoor voort uit de Oerknaltheorie. De straling (ook wel kosmische achtergrondstraling genoemd) is volgens de Oerknaltheorie ontstaan bij het vormen van atomen, 379.000 jaar na de Oerknal. De straling had toen een veel grotere frequentie, en dus een kleinere golflengte. Maar omdat het Heelal sinds het ontstaan van deze straling enorm is uitgedijd, is de straling als het ware 'uitgerekt', waardoor het een langere golflengte heeft gekregen. De waargenomen golflengte van deze straling komt vrijwel exact overeen met de door de Oerknaltheorie voorspelde golflengte. Het wordt dan ook als een van de sterkste bewijzen voor de Oerknal gezien.
