Bewijs voor de Oerknal

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

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)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 Heelal

Zoals 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.
© 2010 - 2021 Machans, het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming is vermenigvuldiging verboden. Per 2021 gaat InfoNu verder als archief, artikelen worden nog maar beperkt geactualiseerd.
Gerelateerde artikelen
Oerknal: ontstaan van de aarde en tijd en ruimteOerknal: ontstaan van de aarde en tijd en ruimteHet ontstaan van de aarde: het begon met het heelal. En de oerknal. Een oerknal die in werkelijk niet uit een knal besto…
Hoe is de Aarde ontstaan? Het verhaal van onze planeet!Hoe is de Aarde ontstaan? Het verhaal van onze planeet!Vele mensen vinden het maar normaal dat wij hier vandaag de dag leven en dat wij rondlopen op planeet Aarde. En eigenlij…
Antimaterie, wat is hetAntimaterie, wat is hetTijdens de oerknal werden zowel materie als antimaterie aangemaakt. De uitslag hiervan maakte het heelal zoals wij dat k…
Zou het universum eigenlijk niet mogen bestaan?Zou het universum eigenlijk niet mogen bestaan?Volgens een nieuwe theorie binnen de fysica zou het universum nooit gevormd mogen zijn. Deze merkwaardige vaststelling w…

Ruimtepuin: afval en rommel in de ruimteAfval en rommel in de ruimte: ook in de ruimte barst het van het afval, zwerfafval en ruimteschroot. Nog niet eens zo la…
Blauwe maan: twee keer een volle maan in een maandIn 2009 werd veelal aangekondigd dat er tijdens de jaarwisseling van 2009 op 2010 een blauwe maan zou zijn. Veel mensen…
Bronnen en referenties
  • Inleidingsfoto: NASA, Wikimedia Commons (Publiek domein)
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Big_Bang_nucleosynthesis
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Metric_expansion_of_space
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background_radiation
  • Afbeelding bron 1: J.P. Harrington and K.J. Borkowski, NASA, Wikimedia Commons (Publiek domein)
Reacties

P. Derks, 19-03-2014
De door deskundigen waargenomen (en tevoren voorspelde) verhouding tussen lichte elementen als waterstof en helium, kan ook ontstaan zijn door één of méér ontploffende supernova's. Reactie infoteur, 05-05-2014
Supernova's 'blazen' inderdaad ook lichte elementen als waterstof en helium het heelal in. De exacte verhouding tussen de elementen die door supernova's worden gecreëerd is echter niet hetzelfde als die door de oerknal gecreëerd zou zijn.

Vincent, 02-08-2013
Wie of heeft heeft de (Big Bang) gemaakt? hoe komt de Big Bang uit het niets? dit is zo ongeloofwaardig… ik kan gewoon niet in een universum geloven uit het niets, ik geloof dat deze (3D) dimensie een illusie is, en tijd is door de mens zelf verzonnen… het bestaat niet… Reactie infoteur, 05-05-2014
Wie of wat de Big Bang heeft veroorzaakt is niet bekend. Dat betekend niet dat men daarom denkt dat het Universum uit het niets is begonnen (hoewel er wel wetenschappers zijn dit denken). Er zijn ook andere redenen te bedenken voor de Big Bang, zoals dat het de oorzaak is van een vorig heelal dat ooit ineenstortte tot een punt, en daarmee een nieuwe oerknal veroorzaakte. Dit is maar een voorbeeld van een verklaring voor de oerknal, die zeker niet door iedereen aanvaard wordt. Ik probeer alleen te laten zien dat er meerdere verklaringen mogelijk zijn, en niet alleen dat het heelal simpelweg uit het niets is ontstaan.

Over het feit dat ruimte een illusie is en tijd door de mens verzonnen, dat vind ik een te moeilijke discussie om hier op in te gaan. Dit is een erg filosofisch concept.

Cas Jansen, 04-04-2013
Je laat een kaart zien van de gevlekte gloed van de oerknal hier is sinds kort een nieuwe van uit deze is gemaakt door de ESA onder de naam Plank-kaart misschien wat om erin te verwerken! Reactie infoteur, 05-05-2014
Bedankt voor je tip! Ik heb de oude kaart vervangen door deze nieuwe (nauwkeurigere) kaart.

Léon Vrins, 06-09-2011
Wat ging er eigenlijk vooraf aan die singulariteit? Reactie infoteur, 05-05-2014
Dat weet niemand zeker, en er is ook zeker geen geaccepteerde theorie over. Het zou kunnen dat er voor de oerknal een ander heelal was, dat ineenstortte en daarmee de oerknal veroorzaakte. Binnen de snaartheorie heeft men gespeculeerd over dat oerknallen het gevolg zijn van de botsingen van meerdimensionale 'bramen', die in een hoger dimensionale ruimte bestaan. Veel wetenschappers zeggen verder ook dat tijd simpelweg niet bestond voor de oerknal, en er dus geen sprake is van 'vooraf gaan' aan de oerknal, omdat tijd ontstond tijdens de oerknal. In dat geval is 'voor de oerknal' net zo'n betekenisloze vraag als 'langzamer dan stilstaan'.

Léon Vrins, 04-09-2011
Oneindig klein. Is dat niet eigenlijk een onmogelijk concept? Enerzijds is het groter dan nul, anderzijds voldoet geen enkele afmeting eraan, want hoe klein je iets ook neemt, het kan altijd nog kleiner. Reactie infoteur, 07-10-2011
Dat is een goede vraag. En ik vrees dat er geen simpel antwoord is.
Bij het concept "oneindig klein" (in combinatie met een oneindig grote dichtheid) kan volgens mij niemand zich echt een beeld vormen. Ik in ieder geval niet.
Dit houdt echter niet in dat het concept onmogelijk is; wiskundig gezien kan het.
De verwarring ontstaat wellicht bij het woord (oneindig) 'klein', wat doet vermoeden dat een object een zekere grootte heeft. Dit is echter niet het geval; een oneindig klein voorwerp heeft geen afmetingen.
Kijk bijvoorbeeld naar een wiskundige concept "punt". Als ik het heb over een punt in de ruimte, dan geef ik de locatie van dat punt aan met drie getallen, x, y, z. Bijvoorbeeld een punt 1 meter voor mij, 2 meter boven mij, en 3 meter links van mij.
Het rare aan een punt is dat het lijkt alsof het niet kan bestaan.
Een punt heeft namelijk geen breedte, hoogte of diepte; je kunt het niet hebben over de lengte of iets dergelijks van een punt.
Maar wiskundig is er geen tegenspraak als men spreek over een punt met een zekere massa. Je kan dan zeggen dat de dichtheid van dit punt oneindig groot is, en het volume oneindig klein.
Maar zelf vind ik het eigenlijk beter om te zeggen dat een punt geen grootte heeft, en ook geen dichtheid. De concepten grootte en dichtheid zijn gewoon niet van toepassing op een punt, net zoals je niet kan spreken over de dichtheid van woensdag, of de grootte van een minuut ofzo.

Ik hoop dat dit de dingen iets duidelijker voor je maakt.

PS: Het idee dat het heelal begon als een oneindig klein punt met een oneindig grote dichtheid is niet zeker, maar er wordt wel aangenomen dat het heelal begon als iets dat daar heel erg op lijkt. De kwantummechanica zegt bijvoorbeeld dat een deeltje niet kleiner mag zijn dan zijn golflengte. Het probleem is dat men niet weet welke theorieën er van toepassing zijn op een singulariteit. Het idee van het oneindig kleine punt komt vooral van de algemene relativiteitstheorie.

Foxie, 30-03-2010
Wie zegt dat de wetenschap alles weet wat zij denken te weten… de aarde kan best ontstaan zijn door een oerknal, maar net zo goed geschapen door God die de bingbang heeft laten ontstaan… wat maakt het in feite uit allemaal… waarom kunnen mensen niet gewoon leven, van elkaar houden en accepteren dat wat de aarde is de aarde is… gunnen ze onze kinderen en kleinkinderen geen leven meer ofzo? alleen maar om te bewijzen dat ze machtig zijn… kijk als ze dit alles doen uit een goed hart en om inderdaad hiermee mensen een betere toekomst te geven dan is het anders maar om alleen maar een bewijs te kunnen tonen dat ze gelijk hebben vind ik geen goeie ondergrond voor dit soort proefen… Reactie infoteur, 22-04-2010
"… de aarde kan best ontstaan zijn door een oerknal, maar net zo goed geschapen door God die de bingbang heeft laten ontstaan… wat maakt het in feite uit allemaal… "

De Oerknaltheorie zegt niet dat onze Aarde is ontstaan bij de Oerknal, de theorie beschrijft alleen hoe het Heelal is begonnen (het Universum bestaat namelijk al veel langer dan de Aarde).

Maar wat het uit maakt of er wel of geen Oerknal heeft plaatsgevonden? Dat is niet echt objectief te beantwoorden… Het is in ieder geval een feit dat de mens zich al duizenden jaren af vraagt waar alles vandaan komt. Wetenschappers zijn dus gewoon nieuwschierig zou je kunnen zeggen.

"… kijk als ze dit alles doen uit een goed hart en om inderdaad hiermee mensen een betere toekomst te geven dan is het anders maar om alleen maar een bewijs te kunnen tonen dat ze gelijk hebben vind ik geen goeie ondergrond voor dit soort proefen… "

Dat de wetenschappelijke gemeenschap zich bezighoud met het testen van de Oerknaltheorie is niet te wijten aan wetenschappers die graag willen laten zien dat ze gelijk hebben. Ook is het niet bedoeld om mensen een betere toekomst te geven.

Het enige waar men op uit is, is het vinden van de waarheid. Toen de Oerknaltheorie voor het eerst werd voorgesteld, wist niemand zeker of de theorie wel of niet correct was. De enige manier om daar achter te komen is door onderzoek te doen en te kijken of de theorie overeenkomt met de waarnemingen die worden gedaan.

Sportler (infoteur), 19-01-2010 #7
"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."

Dan is mijn vraag: Wat zit er buiten het Heelal? Als het Heelal ooit oneindig klein was, moet het ook ergens in hebben gezeten/onderdeel van uit hebben gemaakt etc. Wat zit daar dan.?

Gr Sportler

PS: Ik vind het een erg duidelijk en goed geschreven artikel, heb het met groeiende interesse en plezier gelezen! Reactie infoteur, 19-01-2010
"Wat zit er buiten het Heelal?"
Dat is een goede vraag, en nogal lastig om te beantwoorden.

In ieder geval weet niemand dat zeker, maar er zijn wel theorieën over. De (niet bewezen) snaartheorie voorspeld bijvoorbeeld dat er extra ruimtelijke dimensies bestaan (wij kennen er drie: omhoog/omlaag, naar links/rechts, voor/achter). Dit heeft geleid tot meerdere theorieën over een zogenaamd Multiversum. Het houdt in dat ons driedimensionale (4 als je tijd meeteld) Heelal onderdeel is van een hogerdimensionaal Multiversum.

Er is ook de mogelijkheid dat 'buiten' het Universum, gewoon niet bestaat (net als langzamer dan stilstaan). Het kan namelijk zo zijn dat het Heelal eindig is in grootte, maar toch onbegrenst is. Dit is te vergelijken met het oppervlak van de Aarde: je kunt eeuwig rechtdoor gaan zonder bij een rand te komen, je komt steeds op hetzelfde punt uit. Dit kan ook het geval zijn met het Heelal. Je zou misschien denken dat het Universum daarvoor gekromd moet zijn in een extra dimensie (net als het 2-dimenionale aardoppervlak in de derde dimensie is gekromd), maar dat is wiskundig gezien niet noodzakelijk. In dat geval zou er dus letterlijk 'niets' zijn buiten het Heelal. Geen ruimte, geen tijd, niets.

Tot slot is het ook niet uitgesloten dat het Heelal oneindig groot is. Het klinkt dan tegenstrijdig om te zeggen dat het Heelal uitdijdt of krimpt, maar dat is het niet. Een manier om je dit voor te stellen is door te kijken de verzameling natuurlijke getallen (1,2,3,4,5,6…). Er zijn oneindig veel natuurlijke getallen, en elk getal verschild 1 van zijn buren. De verzameling even getallen (2,4,6,8,10,12…) is ook oneindig, maar hier is de 'afstand' tussen een getal en zijn buren 2. Zo kan een verzameling min of meer 'uitrekken', maar toch oneindig groot blijven.

In ieder geval zijn de mogelijke antwoorden (voor zover ik weet) allemaal lastig om voor te stellen, en gaan ze eigenlijk het gezond verstand te boven. Maar we hebben het dan ook over 'het bestaan', iets wat volgensmij niet echt simpel kán zijn.

Machans (31 artikelen)
Laatste update: 05-05-2014
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Sterrenkunde
Bronnen en referenties: 5
Per 2021 gaat InfoNu verder als archief. Het grote aanbod van artikelen blijft beschikbaar maar er worden geen nieuwe artikelen meer gepubliceerd en nog maar beperkt geactualiseerd, daardoor kunnen artikelen op bepaalde punten verouderd zijn. Reacties plaatsen bij artikelen is niet meer mogelijk.