Donkere energie bestaat misschien niet. Volgens drie Amerikaanse wiskundigen is de mysterieuze energie, die bedacht werd om de versnelde uitdijing van het heelal te verklaren, niet nodig. Ze ontdekten dit door de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein nog eens door te rekenen.

Het heelal dijde kort na haar ontstaan enorm snel uit. Dit fenomeen staat bekend als inflatie. Bron: Nasa
Na de extreem snelle uitdijing vlak na de oerknal (de inflatie) was de uitdijing redelijk stabiel. Pas de laatste periode heeft de donkere energie (dark energy) de overhand gekregen en dijt het heelal versneld uit.
Bron: Nasa

In de algemene relativiteitstheorie wordt donkere energie beschreven door de later toegevoegde kosmologische constante. Dat vonden de wiskundigen geen bevredigende oplossing. Het is wiskundig gezien veel eleganter als de theorie de versnelde uitdijing voorspelt zonder dat er een extra constante toegevoegd hoeft te worden.

‘We gingen op zoek naar de beste verklaring voor de versnelde uitdijing die we konden vinden. Met behulp van Einsteins theorie, maar zonder donkere energie’, zegt wiskundige Blake Temple van de University of California in een persbericht.

Negatieve zwaartekracht

De wiskundigen hadden een behoorlijk gat te vullen: het heelal lijkt voor bijna 70 procent uit donkere energie te bestaan. Deze mysterieuze kracht kun je zien als een soort negatieve zwaartekracht die het heelal steeds verder uit elkaar duwt.

Einsteins kosmologische constante beschrijft die versnelde uitdijing, maar oorspronkelijk voegde Einstein hem toe om een stabiel heelal te creëren. Toen het heelal bleek uit te dijen, was de constante niet meer nodig. Einstein noemde het naar verluidt zelfs zijn ‘grootste blunder’.

Toen de uitdijing echter bleek te versnellen, was er toch een extra term nodig om dat te beschrijven. De kosmologische constante werd weer uit de kast gehaald.

Zadelpunt

Kosmologen kijken vooral naar oplossingen van de algemene relativiteitstheorie die een beschrijving geven van een gelijkmatig uitdijend heelal, het zogenoemde ‘Friedmann-universum’. Zonder donkere energie (of kosmologische constante) dijt dat heelal steeds langzamer uit tot het stopt en in elkaar begint te storten. Omdat dat niet klopt met waarnemingen, is de kosmologische constante toegevoegd.

Maar Temple en zijn collega’s zijn ervan overtuigd dat het ‘trucje’ met de constante niet nodig is. Volgens de Amerikaanse wiskundigen is het Friedmann-universum namelijk geen stabiele oplossing. Het is een zogenoemd zadelpunt. Eén klein zetje, zoals wanneer de dichtheid van de materie lager is dan gemiddeld, kan dit evenwicht verstoren waardoor het heelal versneld uitdijt.

We kunnen niet verwachten dat ons hele heelal zich in zo’n instabiel evenwicht bevindt, schrijven de wiskundigen. Het is realistischer als in bepaalde gedeeltes van het heelal het labiele evenwicht verstoord raakt. Daardoor kan het heelal plaatselijk versneld uitdijen. De oplossing van de wetenschappers blijkt plaatselijk precies dezelfde versnelde uitdijing te voorspellen als donkere energie.

Omdat de voorspellingen nog niet van elkaar niet te onderscheiden zijn, is het nieuwe idee van de wiskundigen weliswaar elegant, maar nog niet testbaar.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder: