Als je ver genoeg het heelal in reist, zou je weleens kunnen uitkomen bij de plek waar je vertrok. Uit metingen van de Plancksatelliet blijkt namelijk dat het universum bolvormig zou kunnen zijn in plaats van plat. Dat zou alles wat we denken te weten over de kosmos op zijn kop zetten.
De Plancksatelliet, die waarnemingen deed van 2009 tot 2013, bracht de kosmische achtergrondstraling in kaart. Dat is een kleine hoeveelheid licht die een overblijfsel is van de oerknal, en die is uitgesmeerd is over het universum.
Eén set waarnemingen laat zien dat dit licht meer dan gedacht te maken krijgt met zwaartekrachtslenzen: het afbuigen van licht door de vorm van de ruimtetijd, die door zware materie vervormd wordt. Kosmoloog Alessandro Melchiorri van de Sapienza-universiteit in Rome en zijn collega’s berekenden dat dit zo zou kunnen zijn doordat de vorm van ons universum anders is dan we dachten. Ze publiceerden hun resultaten in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Astronomy.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Extra donkere materie
Alle andere kosmologische waarnemingen suggereren dat het universum plat is. Dat wil zeggen dat het geen kromming heeft, net als een vel papier. Deze Planckwaarnemingen suggereren dat het ‘gesloten’ of bolvormig zou kunnen zijn. Dat zou betekenen dat als je maar ver genoeg in een bepaalde richting zou reizen, je zou uitkomen waar je vertrok.
Die conclusie trekken de onderzoekers omdat de extra zwaartekrachtslenzen duiden op de aanwezigheid van extra donkere materie. Die zou het universum in een eindige bol trekken, in plaats van een plat vlak.
Kosmologische crisis
Als het universum inderdaad gesloten is, zou dat een groot probleem kunnen vormen voor ons begrip van de kosmos. Een andere kosmologische puzzel is dat het heelal sneller lijkt uit te dijen dan het zou moeten doen. Dat is al moeilijk te verklaren met ons huidige standaardmodel van de kosmologie, dat uitgaat van een plat universum. Het team berekende dat het allemaal nog ingewikkelder wordt als het heelal rond blijkt te zijn.
Ook benoemen de onderzoekers een aantal andere kosmische tegenspraken die we nog moeten zien te verklaren. Al met al vinden ze de situatie zo zorgwekkend dat ze spreken van een ‘kosmologische crisis’.
‘In een gesloten universum zijn deze anomalieën nog ernstiger dan we al dachten’, zegt Melchiorri. ‘Als niets met elkaar klopt, moeten we eens hard gaan nadenken over ons model van het heelal en diens vorming.’
Statistische oprisping
De gebruikelijke uitleg van de vorming van het heelal bevat een periode vlak na de oerknal die inflatie wordt genoemd, waarin het heelal heel snel uitdijde. Onze huidige inflatiemodellen leveren als vanzelf een plat universum op. Als het universum eigenlijk gesloten is, zouden die modellen dus aangepast moeten worden.‘We hebben een nieuw model nodig en we weten nog niet wat dat is’, zegt Melchiorri.
Niemand heeft nog een manier gevonden om deze Planckwaarnemingen in overeenstemming te brengen met de vele kosmologische metingen die er niet mee stroken. Daaronder bevinden zich zelfs een aantal andere metingen van de Plancksatelliet. De kans is dan ook aanwezig dat deze Planckmeting niets meer is dan een statistische oprisping.
Belangrijke claim
‘Als dit waar is, zou dat diepgaande implicaties hebben voor ons begrip van het universum’, zegt theoretisch astrofysicus David Spergel van Princeton. ‘Het is een heel belangrijke claim, maar ik weet niet in hoeverre die wordt ondersteund door de data. Ik zou zelfs zeggen dat het bewijsmateriaal ertegen spreekt.’
Meer data zal de komende jaren laten zien of we deze anomalie serieus moeten nemen, zegt Spergel. Het Simons-observatorium, dat momenteel wordt gebouwd in Chili, zal zwaartekrachtslenzen met nog meer precisie kunnen meten dan Planck. Dan zal blijken of er echt sprake is van een kosmologische crisis.