DeletedUser
Guest
om maar weer op nieuw te beginnen =)
Edit door BeNnOo:
Discussie topic over het universum en de gehele rompslomp (theorieën, wetten , etc.).
Edit door BeNnOo:
Discussie topic over het universum en de gehele rompslomp (theorieën, wetten , etc.).
Het dynamische heelal
Voordat de theorie van de Big Bang werd geformuleerd, ging men uit van een statisch heelal: een heelal dat er altijd was en altijd zal zijn. Uit de zwaartekrachtwet van Newton volgt echter dat zo'n heelal zou instorten. Newton onderkende dat probleem, maar poogde dat in een briefwisseling met Richard Bentley te redden door te stellen dat, als de materie gelijkmatig in een oneindige ruimte verdeeld was, er geen middelpunt zou zijn waar het naar toe zou vallen.
hEinstein ging ook uit van een statisch heelal, maar uit zijn algemene relativiteitstheorie bleek dat het heelal moest uitdijen of ineenstorten. Hij postuleerde toen de kosmologische constante om die ineenstorting tegen te gaan. De Nederlandse astronoom Willem de Sitter kwam met een ander model van het heelal en voorspelde in 1918 aan de hand daarvan een roodverschuiving die evenredig was met de afstand. Het theoretisch model van De Sitter bevatte geen materie maar dijde wel uit. Het idee van De Sitter is tegenwoordig weer actueel in de inflatietheorie van de oerknal. Onafhankelijk vond Alexander Friedmann oplossingen voor de vergelijkingen van de algemene relativiteit, die een uitdijend heelal beschreven. Voortbordurend op het heelal van De Sitter, publiceerde ook de Belgische priester Georges Lemaître oplossingen voor een dynamisch heelal. Men vermoedt dat er vóór de oerknal helemaal niets was, zelfs geen tijd, zodat men niet eens van 'vóór de oerknal' kan spreken.
De eerste die ontdekte dat het licht van sommige sterrenstelsels een roodverschuiving vertoonde, waaruit bleek dat ze van ons af bewogen, was William Huggins.
[bewerk] De oerknal/Big Bang
Aan het begin van de 20e eeuw, begon men met het meten van de spectra van sterrenstelsels. Hierbij merkte men:
slechts enkele dichtbijgelegen stelsels, zoals de Andromedanevel, hebben een blauwverschuiving en bewegen dus naar ons toe.
alle andere sterrenstelsels hadden een roodverschuiving.
de roodverschuiving neemt toe naarmate het stelsel verder weg staat. Deze vaststelling werd door Edwin Hubble beschreven in een artikel dat in 1929 werd gepubliceerd. Met de Wet van Hubble kan de uitdijingsnelheid van sterrenstelsels berekend worden.
Dit was aanleiding voor de hypothese dat er een oerknal is geweest. In het verre verleden hebben de sterrenstelsels dus niet alleen dichter bij elkaar gelegen, maar bovendien is de uitdijing begonnen met een oerknal. Aan het begin van de oerknal was het hele heelal geconcentreerd in een enkel punt met oneindige dichtheid. Dit punt noemt men een singulariteit. De eerste theorie van het heelal dat met een geweldige explosie uit een oeratoom moet zijn ontstaan, werd in 1931 geformuleerd door Lemaître. Lemaître kwam ook tot een bijna juiste schatting van het moment waarop het heelal zou zijn ontstaan: ongeveer 15 miljard jaar geleden.
Onderzoek met de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe heeft de leeftijd van het heelal met een onnauwkeurigheid van 1 procent op 13,7 miljard jaar weten te bepalen.
[bewerk] Hete oerknal
In 1948 werd de hete oerknaltheorie door George Gamow samen met Ralph Alpher geformuleerd. De theorie beschrijft hoe het heelal is ontstaan uit een heet puntvormig begin (singulariteit).
De theorie beschrijft verder nauwkeurig welke chemisch elementen na 1 seconde, toen het heelal nog een temperatuur had van 10 miljard Kelvin, werden gevormd en in welke verhoudingen. De elementen die tijdens de oerknal werden gevormd zijn waterstof, helium en lithium, nauwkeuriger gezegd de isotopen waterstof, deuterium, tritium, helium-3, helium-4 en lithium-7. De theorie voorspelde dat de gewichtsverhouding helium en waterstof 1:3 zou zijn, heel dicht bij de huidige waargenomen samenstelling.
Gamov had een vriend, de natuurkundige Hans Bethe, gevraagd om zijn achternaam ook aan het artikel toe te voegen (hoewel hij hieraan niet had meegewerkt) omdat de namen Alpher, Bethe en Gamov ongeveer hetzelfde klinken als alfa, bèta en gamma, de eerste 3 letters van het Griekse alfabet. Sindsdien staat dit artikel dan ook bekend als het Alpher-Bethe-Gamov-artikel of alfa-bèta-gamma-artikel.
Gamov en zijn medewerkers Alpher en Robert Herman voorspelden verder dat de straling van de oerknal nu nog aanwezig zou moeten zijn en een temperatuur zou moeten hebben van ± 3 K. Deze kosmische achtergrondstraling werd door Arno Allan Penzias en Robert Woodrow Wilson in 1964 ontdekt. Voor hun werk aan de achtergrondstraling ontvingen zij in 1978 de Nobelprijs voor de Natuurkunde.
Tegenwoordig wordt algemeen aangenomen dat in het allereerste begin het heelal een korte periode van extreme expansie doormaakte. Deze periode wordt ook wel De Sitter inflatie genoemd. De theorie die dit beschrijft heet de inflatietheorie en werd in 1979 ontwikkeld door Alan Guth en Andrei Linde.
[bewerk] Argumenten
Er zijn drie belangrijke argumenten die aantonen waarom het heelal uit een Oerknal moet zijn ontstaan:
Spectroscopische waarnemingen van sterrenstelsels duiden erop dat het heelal uitdijt. Dit kan alleen verklaard worden als sterrenstelsels oorspronkelijk in één punt zijn ontstaan. De belangrijkste aanwijzing hiervoor is dat hoe verder sterrenstelsels van ons af staan, hoe sneller ze zich van ons verwijderen. De roodverschuiving is de belangrijkste indicatie hiervan.
De kosmische achtergrondstraling die in 1965 door Arno Penzias en Robert Wilson is waargenomen, lijkt van alle kanten te komen. De Oerknaltheorie biedt een consistente verklaring voor deze straling.
De Oerknaltheorie voorspelt nauwkeurig de verhouding van lichte elementen als waterstof en helium die tijdens de oerknal zijn ontstaan.
Uit de Algemene Relativiteitstheorie van Einstein kan een Oerknal worden afgeleid, mits de materie in het heelal homogeen verspeid is.
Over 100 miljard jaar zullen de pijlers waarop de theorie van de Oerknal rust, bijna volledig zijn uitgewist: de kosmische achtergrondstraling is zodanig afgezwakt dat hij niet meer waarneembaar is, de uitdijing van het heelal zal niet meer waarneembaar zijn, doordat alle sterrenstelsels achter de waarnemingshorizon zijn verdwenen, de materie in het heelal lijkt hierdoor ook niet meer homogeen verspreid, waardoor een Oerknal niet kan worden afgeleid uit een herontdekte relativiteitstheorie, en de verhouding tussen de verschillende elementen is zodanig veranderd dat hij niet veel meer wegheeft van die tijdens de Oerknal en in de huidige situatie.
[bewerk] Fundamentele problemen
Hoewel de theorie van de oerknal sinds de ontdekking van de kosmische achtergrondstraling door vrijwel alle kosmologen aanvaard werd als de theorie die de beste verklaringen geeft over het ontstaan en de evolutie van het heelal, waren er toch een paar belangrijke vraagstukken waar de theorie geen antwoord op kon geven. Die problemen waren:
het horizonprobleem
het vlakheidsprobleem
het monopoolprobleem
De inflatietheorie van Alan Guth en Andrei Linde kon hier in de jaren tachtig een antwoord op geven. Dit is dan ook een aanvullig op de theorie van de Oerknal, en niet een volkomen onafhankelijk alternatief.
Laatst bewerkt door een moderator:
