Wanneer begon de big bang, of toch het concept ervan? In 1927, toen de Leuvense professor Georges Lemaître tot de conclusie kwam dat het heelal uitdijt. Van ‘gekke speculatie’ tot sterke wetenschap: een tijdlijn van het onderzoek naar de oerknal.
Kennis kent geen einde: 600 jaar Wonderzoek
KU Leuven viert 600 jaar en Knack feest mee: een heel jaar lang vind je om de twee weken op knack.be een artikel over een thema waarrond onderzoekers van KU Leuven sterk wetenschappelijk werk leverden.
Je kan jouw keuzes op elk moment wijzigen door onderaan de site op "Cookie-instellingen" te klikken."
• 1915: de relativiteitstheorie van Einstein
Albert Einstein publiceert zijn algemene relativiteitstheorie over de universele zwaartekracht die de sterren, de planetenbanen en andere grote galactische structuren in het heelal beïnvloedt: een revolutie in de natuurkunde.
• 1925: hoe groot is het heelal?
De Amerikaanse astronomen Hubble en Humason observeren de ruimte met de beste telescopen van dat moment en stellen vast dat het heelal veel groter is dan gedacht, met veel meer sterrenstelsels dan de Melkweg. In 1929 nemen ze ook waar dat sterrenstelsels zich wegbewegen van het onze en van elkaar.
• 1927: de oerknal van Lemaître
Een jonge Leuvense priester wordt professor in Leuven. Georges Lemaître (1894-1966) volgde die ontwikkelingen op de voet. In 1927 schrijft hij een revolutionair artikel: Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant, rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques. Via de wiskunde van Einstein en de waarnemingen van Hubble en Humason concludeert hij dat het heelal uitdijt. Einstein krijgt het artikel onder ogen en ontmoet Lemaître in Brussel op de vijfde Solvay-conferentie. Hij vindt de wiskunde van de jonge professor prima, maar zijn conclusies? Daarin volgt hij hem niet. Dat staat hun vriendschap niet in de weg, ze ontmoeten elkaar nog een aantal keer.
• 1931: de blauwdruk van de bigbangtheorie
Internationaal krijgen de ideeën van Lemaître meer aandacht. Ondertussen werkt hij verder aan zijn theorie: wat uitdijt, moet ooit veel kleiner zijn geweest. Als je terugrekent, kan je vanuit de huidige toestand van het heelal het prille begin reconstrueren: een atome primitif, dat via extreem snelle expansie het heelal zou worden. Het artikel is de blauwdruk van de bigbangtheorie.
• 1964: bewijs!
Decennialang wordt Lemaîtres idee van een oerknal beschouwd als gekke speculatie. De overtuigende bevestiging van zijn model komt er pas drie decennia later, als twee radio-astronomen, Penzias en Wilson, met grote radioantennes een ruis oppikken. Die bestaat uit koude microgolven die de aarde met eenzelfde intensiteit uit alle richtingen aan de hemel bereiken. Ze moeten dus een kosmische oorsprong hebben. Het gaat om de kosmische achtergrondstraling: de nagloed van de hete oerknal van 13,8 miljard jaar geleden. Lemaître had in de jaren 1930 al gewezen op fossiele straling als overblijfsel van de hete oerknal, maar hij tastte in het duister over de aard ervan. Het bericht van de ontdekking zou hem nog bereiken op zijn sterfbed.
• 2015: met zwaartekrachtgolven dieper in het heelal
Voor het eerst worden er zwaartekrachtgolven waargenomen. Zwaartekrachtgolven bestaan niet uit lichtdeeltjes, het zijn rimpelingen van het weefsel van de ruimtetijd. Ze ontstaan bij heftige gebeurtenissen in het heelal, zoals de samensmelting van twee zwarte gaten of botsingen van zware sterren. Ondertussen hebben astronomen al meer dan tweehonderd zulke uitbarstingen van zwaartekrachtgolven ‘gehoord’.
Vierhonderd jaar lang werd de geschiedenis van het heelal geschreven op basis van het licht, maar nu maken deze zwaartekrachtgolven het mogelijk om nog dieper door te dringen in het heelal, in de gebieden die ondoordringbaar zijn voor licht, tot aan de eerste sterrenstelsels. Zelfs tot het jonge heelal vlak na de oerknal… Wetenschappers vermoeden dat de oerknal gepaard ging met zwaartekrachtgolven.
• 2034: Leuven, Lisa & Einstein
Vanaf 2034 wil de Europese ruimtevaartorganisatie ESA zwaartekrachtgolven meten in de ruimte. Dat moet gebeuren met LISA – de Laser Interferometer Space Antenna: drie satellieten die in de ruimte een gigantische driehoek vormen, op twee miljoen kilometer van elkaar. In het hart van elke satelliet zweeft een goudklompje als testmassa. Telkens als er zwaartekrachtgolven door de driehoek passeren, doet dat de onderlinge afstand tussen de drie goudklompjes een beetje schommelen. De testmassa’s dobberen als het ware mee op de deiningen van het ruimteweefsel. De ultieme hoop is dat daar ook echo’s van de big bang bij zullen zijn.
Tegen die tijd zou ook de Europese Einsteintelescoop voor zwaartekrachtgolven in werking moeten treden. Die zal functioneren volgens hetzelfde principe als LISA. Alleen opereert deze telescoop niet vanuit de ruimte maar ondergronds, op minstens 250 meter diepte. Met een driehoeksconfiguratie met zijden tot twaalf kilometer lang is deze detector in staat om zwaartekrachtgolven met een hogere frequentie te meten. Het is nog even afwachten waar dat ondergrondse observatorium komt te liggen; over de exacte locatie wordt pas in 2027 beslist. De drie kandidaten zijn Sardinië, de Oost-Duitse regio Lausitz en onze eigen Voerstreek.
Voor die nieuwe bouwplannen zit KU Leuven mee aan tafel. Bij de LISA-missie leidt Leuven de Belgische deelname. Ook werd het Leuven Gravity Institute opgericht, om de multidisciplinaire expertise te ondersteunen en uit te bouwen. Topwetenschap!
Wonderzoek
Fout opgemerkt of meer nieuws? Meld het hier