Hoe groot is het heelal? ingediend door Mees Visser
Hoe groot is het heelal? Een prangende vraag, die elk kind van rond tien zich stelt. Grote kans dat u, ondertussen volwassen, nog steeds niet weet hoe groot het heelal is! Ik kwam op deze aloude boei-ende vraag dankzij de Nederlandse Sterrenkunde Olympi-ade 2014, die in de afgelopen MM nummers uitvoerig aan de orde kwam vanwege de eerste multiple choice vraag “Er zijn zo enorm veel sterren in het heelal, dat je zou ver-wachten in elke willekeurige richting aan de hemel wel een ster tegen te komen als je goed genoeg kijkt. Toch is het ’s nachts donker”, met als keuze antwoord omdat het heelal oneindig groot en erg leeg is. Dat was een fout antwoord. Zie vorige MM’s. Maar hoe groot is het dan wel? Grote kans dat u dat nog steeds niet weet!
Echter daar is hoop dankzij het boek “A Short History of The Universe” van Joseph Silk, aangeschaft in oktober2002 in LA, waar hij op blz. 82 stelt “….that its present size is at least equal to 10 million billion light-years.”, ofwel ca. 1025 km ( dus een 1 met 25 nullen erachter). Kijk dat is nog eens klare taal. Eindelijk iemand die het aandurft om een antwoord op die prangende vraag te geven. Laat niet on-verlet dat je als kind bij welk antwoord dan ook - en ook als volwassene - nog met de vraag blijft zitten wat zich nou achter die grens bevindt? Maar dat schuiven nu maar even terzijde. Maar de vraag waar het nu om gaat is: “Is het ant-woord van Joseph Silk juist?” Oftewel “Hoe komt Joseph Silk nu op deze krankzinnig grote afstand?”.
Dat is de uitdaging. Graag zie ik uw ideeën hierover tege-moet. U mag natuurlijk ook internet raadplegen. Dat heb ik ook gedaan. Google bijvoorbeeld. Gelukkig denkt Google natuurlijk al vooruit terwijl je het toetsenbord tokkelt en gokt dat je de vragen stelt die de meeste mensen graag beant-woord zouden willen zien. En wie schetst mijn verbazing? Ik had nauwelijks ingetypt “What is the size of….?” of Google liep al vooruit en spuide hits met als bovenste “What is te size of a penis?” Ook een belangwekkende vraag maar niet de mijne, ik zocht naar “What is the size of the Universe?
Voor de goede orde, we hebben het hier dus niet de waarneembare grootte, want die is kleiner dan de ware. Om die laatste gaat het. Enfin, ik zie graag uw hersenspinsels over de grootte van het heelal tegemoet. In een volgende aflevering hoop ik, dankzij uw hulp, te raden hoe Joseph Silk nou aan die krankzinnige grootte zou hebben kunnen komen.
Antwoord van een wijze (Mees Visser):
Hoe groot is het Heelal?
Dat was de vraag in de vorige MM en dat leverde geen respons op. Dat is zeer begrijpelijk. We hebben het alle-maal druk, de dagelijkse beslommeringen houden ons be-zig, tablet, i-phone, facebook, twitter en social talk niet te vergeten en dan allerlei nationale rampen die ons treffen zoals onlangs de uitschakeling van Ons Nederlandse Voetbal Elftal. Ter zake nu en lees vooral verder. Zoals u wellicht zich nog kan herinneren beweert Joseph Silk in zijn boek “A Short History Of The Universe” dat het heelal 1025 km groot is. Dat is een 1 met 25 nullen! En dat schrijft hij zonder het verder toe te lichten. Hoe komt hij aan dit gigantisch groot getal? Ik heb dat verschillende sterrenkun-digen gevraagd maar die konden deze kinderlijke nieuws-gierigheid niet bevredigen. Welnu dan hierbij mijn poging om deze megalomane grootte aannemelijk te maken.
Allereerst wordt uitgegaan van dat het heelal ontstaan is uit ongeveer “niets” en vanaf het moment van de Big Bang ( je zou beter kunnen zeggen de Big Flash, want er was hele-maal geen knal te horen, maar wel veel licht) alleen maar aan het groeien is. Momenteel worden in deze groei drie perioden onderkend. De eerste is die van de inflatie, kort maar met een gigantische groeispurt, daarna de periode waarin straling overheerste en tenslotte de periode waarin materie overheerste.
1) Gedurende een fractie van een seconde - 10-34 -groeide het heelal stormachtig exponentieel. Kortweg gezegd met et ,wat tenslotte afgerond de vergrotingsfactor 3 x 1043 op-levert.
2) Dan volgt de periode waarin straling overheerst., waarin het heelal groeide met de factor t1/2 , dus de wortel van de tijd. En die periode duurde ongeveer 380.000 jaar, resulte-rend in een vergrotingsfactor van 3x1023 .
3) Tenslotte hebben we dan de periode van grofweg 13 miljard jaar met een groei die gedomineerd wordt door ma-terie waarin het heelal iets minder snel toeneemt en wel met de factor t2/3. Dat levert op zijn beurt weer een vergro-tingsfactor op van slechts 1.2 x 103.
Deze drie vergrotingsfactoren, waarvan inflatie verreweg de grootste is, leveren vermenigvuldigd met elkaar de tota-le vergrotingsfactor op van 9.3x 1069! De hamvraag is nu met welke maat we nou na de oerflits moeten beginnen. Wat is de startwaarde? Het lijkt me het beste om met de kleinst mogelijke waarde te beginnen. Wat dacht u van de natuurlijke grootheid voor de lengte: de Planck lengte 1.6x 10-35? Lijkt me geen slechte keuze om-dat het één van de natuurlijke eenheden is, die ook wordt aangehouden als de kleinste betekenisvolle eenheid van lengte, die de basisstructuur van ons heelal trachten te be-schrijven. Deze Planck lengte nu groeit vanaf het begin met de expansiefactor die we zojuist hierboven uitgerekend hebben : 9.3x 1069. En dat levert dan omgerekend 1025 km op, dezelfde waarde warempel die nota bene ook Joseph Silk noteert in zijn lezenswaardig boek. Mijn poging om hem mijn benadering voor te leggen kwam helaas te laat: de uitgever meldde dat “Joseph Silk was passed”.