Hoe komt het dat de materie in het heelal zo ongelijkmatig verdeeld is na de oerknal?

Rik, 31 jaar
7 mei 2008

Ik zou verwachten dat de materie in het heelal gelijkmatig verdeeld zou zijn na de Big Bang, maar ze is verdeeld in melkwegen met daartussen vooral niets.

Antwoord

Deze vraag raakt aan een heel belangrijk onderzoeksvraagstuk.

De voornaamste reden waarom er structuren zijn in het heelal, is de zwaartekracht, die materie probeert samen te brengen.  Belangrijk daarbij is wat we noemen gravitationele instabiliteit.  Stel dat er in een grote wolk een klein gebiedje is waar de massadichtheid groter is dan elders.  Een deeltje op de rand van dit gebied zal aangetrokken worden naar dat gebied: want het voelt meer gravitatie uit die richting.  Gevolg: het gebiedje trekt samen, en het dichtheidscontrast groeit.  En dat gaat zo maar door, tot er zeg maar een ster is gevormd.

Nu vraag je: waar komt dat dichtheidsverschil vandaan? Het antwoord is dat je niet kan vermijden dat er dichtheidscontrasten zijn: perfect homogeen bestaat niet.  En de eigenschap dat gravitatie dus instabiel is (een klein contrast wordt uitvergroot) impliceert dat structuur moet ontstaan.

Naast uit materie - die we gestructureerd zien in (clusters van) sterrenstelsels - bestaat het heelal ook uit straling.  Dat moest wel in de oerknaltheorie, want als alles dicht bijeenzat, moet het erg heet geweest zijn, en hitte produceert straling.  Nu is straling niet zo goed te structureren.  Sinds 1965 is deze 'kosmologische achtergrondstraling', de nagloed van de oerknal, gevonden en ze vult de hele hemel.

Een belangrijke onderzoeksitem in de sterrenkunde vandaag is hoe uit de vrij homogene oersoep de materie zich heeft gestructureerd in hetgeen we vandaag zien.  In het begin - toen het zo heet was dat de materie geladen was - hield de straling de materie in haar greep door elektromagnetische interacties.  Deze zijn zoveel intenser dan de gravitatie dat dichtheidsverschillen niet groeien.  Als materie en straling uiteindelijk ontkoppelen (na 400000 jaar), gaan elk hun eigen weg: de straling blijft homogeen en koelt af tot hetgeen we vandaag als de achtergrondstraling zien; de materie begint structuren te vormen.  Hoe dat allemaal gebeurd is, en waarom het resultaat uiteindelijk datgene is geworden dat we vandaag zien, is het grote verhaal van de hedendaagse sterrenkunde.

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2021
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen