Leerastronomie

Laten we beginnen gewoon bij het begin. Het begin van het heelal begint bij de oerknal, de Big Bang, genoemd. Tenminste dat is wat tegenwoordig wordt geaccepteerd. Eigenlijk is de naam Big Bang of Oerknal verkeerd, dat komt door het woord knal of bang, de Oerknal was volledig geluidloos en er was ook nog geen licht. Je denkt dat het er uit heeft moeten zien zoals wij een explosie ervaren, maar dat is dus niet zo. Dat heeft te maken dat geluid zich verplaatst via trillingen. Die trillingen worden verplaatst door luchtmoleculen, waar wij op aarde meer dan genoeg van hebben, maar in het heelal niet voorkomt. Pas veel later zijn er atomen gevormd, deze atomen hielden het licht voor duizenden jaren in zich, tot plots alle atomen het licht lieten ontsnappen, pas toen was er licht in ons heelal. Maar hoe ontstaat dan zo'n oerknal. Laten we gelijk een fabel uit de wereld helpen dat het heelal vacuüm is. Het heelal is nooit vacuüm geweest het zit vol met waterstofmoleculen. In de tijd van de oerknal bevatte het heelal hoofdzakelijk fotonen, elektronen en neutrino's, en een paar protonen en neutronen. We kunnen terug in de tijd tot vlak na de oerknal. Een seconde na de oerknal was de temperatuur van het heelal zo'n 10 miljard graden. Op het moment van de oerknal was het heelal oneindig heet. Dit komt mede door dat alle deeltjes in het heelal met zeer hoge snelheid op elkaar botsten. Direct na de oerknal begon het heelal uit te dijen en af te koelen. Binnen enkele minuten was het heelal al zoveel afgekoeld dat er andere elementen beginnen te vormen. Binnen een paar uur zijn er veel van die "nieuwe" elementen in het heelal gemaakt, daarna is het heelal ongeveer een miljoen jaar blijven uitdijen en afkoelen zonder dat er teveel is gebeurd. In de gebieden die iets dichter waren dan het gemiddelde werd de uitdijing afgeremd door de extreme aantrekking van de zwaartekracht. Hierdoor kwam de uitdijing tot stilstand en begonnen deze gebieden in te storten. Terwijl deze gebieden begonnen in te storten kan de aantrekkingskracht van de materie in die omgeving ervoor hebben gezorgd dat ze enigszins begonnen te roteren. Hoe kleiner het gebied kleiner werd na de instorting des te sneller ze zijn gaan roteren. Toen het voldoende klein was en het snel genoeg hebben rond getold kon het tegenwicht bieden aan de aantrekking van de zwaartekracht. En zo zijn we aangekomen bij de vorming van de eerste sterrenstelsels. 

Ook de zin "niets kan sneller dan het licht voortbewegen" gaat nu even niet op. Het heelal dijt sneller uit dan het licht kan bijhouden. En dat is in ons geval maar goed ook want als een seconde na de oerknal de uitdijingssnelheid zelfs maar maar een honderdduizend biljoenste kleiner was geweest, zou het heelal weer zijn ingestort voor het de huidige omvang had bereikt. Dit heeft alles te maken met de zwaartekracht die het heelal zou afremmen. Omdat het heelal sneller uitdijt dan het licht kan niets of niemand de uitdijing stoppen. 

Het bovenste geschreven artikel is gebaseerd op een open heelal systeem, nu is er ook een theorie over een gesloten heelal systeem, in dit systeem komt het heelal op een gegeven moment wel tot stilstand en stort in wat wij dan de grote eindkrak noemen. Alles stort in tot een singulariteit. Een singulariteit is een punt met een oneindig klein volume en oneindig grote dichtheid. In een singulariteit houdt de tijd en ruimte op te bestaan en werken de natuurkundige wetten niet meer.

Hiermee zeggen we dus ook gelijk, het heelal heeft een begin en een eind. In 1823 werd dit al in een artikel geschreven door WIlhelm Olbers. Deze astronoom had bedacht als het heelal eeuwig oud zal zijn en dus oneindig, het oog in iedere richting waarin we kijken op het oppervlak van een ster zou stuiten. In dit geval mogen we verwachten dat heel de hemel zo helder was als de zon, ook in de nacht. Het licht zou gedimd kunnen worden door de absorptie van tussenstof, maar in dat geval zou de tussenstof geleidelijk aan zozeer worden opgewarmd dat zij uiteindelijk even helden zou gloeien als de sterren. Dit is duidelijk niet het geval dus zouden sterren niet altijd hebben geschenen, maar dat hun licht was aangegaan op een bepaald moment in het verleden.

Op dit moment weten we dat het heelal minstens 93 miljard lichtjaar breed is. Hoe groot het echt is, en wat daarachter ligt? Er is nog niemand die dat weet.