Wanneer we ’s nachts naar de sterrenhemel kijken, zien we licht dat vaak miljoenen of zelfs miljarden jaren onderweg is geweest. Daarmee kijken we terug in de tijd. Maar hoe ver terug kunnen we kijken? En nog fundamenteler: hoe oud is het heelal zelf? Tegenwoordig schatten astronomen de leeftijd van het universum op ongeveer 13,8 miljard jaar. Dat lijkt een stevig en exact getal, maar achter deze schatting schuilt een eeuwenlange zoektocht, vol nieuwe ontdekkingen en slimme meetmethoden.
Wat betekent die leeftijd?
13,8 miljard jaar is een getal dat moeilijk te bevatten is. Een paar vergelijkingen helpen misschien:
- Als je één seconde telt, duurt het ongeveer 32 jaar om een miljard seconden te bereiken. Het heelal is dus bijna 438 miljard seconden oud.
- De aarde zelf is “slechts” 4,5 miljard jaar oud, dat betekent dat het heelal al drie keer zo oud was toen onze planeet ontstond.
- Het oudste licht dat we kunnen zien, de kosmische achtergrondstraling, vertrok ruim 13 miljard jaar geleden en reist nog altijd door de ruimte tot in onze telescopen.
Het fascinerende aan deze onderzoeken is dat de verschillende methoden elkaar bevestigen. Of je nu kijkt naar de uitdijing van het heelal, de straling van de oerknal, of de ouderdom van sterren: telkens komt de leeftijd van het universum uit rond de 13 tot 14 miljard jaar. De waarde van 13,8 miljard jaar die de Planck-satelliet heeft berekend, geldt momenteel als de beste schatting.
Methodes om de leeftijd van het heelal te bepalen
Tegenwoordig gebruiken astronomen verschillende onafhankelijke methoden om de leeftijd van het heelal te schatten. Het opmerkelijke is dat ze allemaal in dezelfde richting wijzen, rond 13 à 14 miljard jaar.
- De uitdijingssnelheid van het heelal
De basisformule is eenvoudig: als je weet hoe snel het heelal uitdijt (via de Hubbleconstante) en hoe de uitdijing in de tijd verandert (door de invloed van materie en donkere energie), kun je berekenen hoe lang het geleden is dat alles samengebald zat. Dit vergt wel een gedetailleerd kosmologisch model. In de jaren ’90 zorgde de Hubble-ruimtetelescoop voor veel nauwkeurigere metingen van afstanden en roodverschuivingen. Sindsdien schatten we de leeftijd van het heelal met steeds grotere precisie. - De kosmische achtergrondstraling
Een tweede methode komt van de kosmische microgolfachtergrondstraling (CMB), het “fossiele licht” dat vrijkwam ongeveer 380.000 jaar na de oerknal. Satellieten zoals COBE, WMAP en vooral Planck (2013) hebben dit oeroude licht tot in detail gemeten. In de kleine temperatuurschommelingen van de CMB ligt informatie opgeslagen over de samenstelling en evolutie van het heelal. Door dit te vergelijken met modellen, kunnen astronomen de leeftijd van het heelal zeer precies vaststellen. Het resultaat van de Planck-satelliet: 13,8 miljard jaar, met een foutmarge van slechts een paar tientallen miljoenen jaren. - De oudste sterren en sterrenhopen
Een onafhankelijke methode is het dateren van de oudste sterren in de Melkweg. Met name de zogeheten bolvormige sterrenhopen bevatten sterren die kort na het ontstaan van het heelal zijn gevormd. Door hun helderheid en chemische samenstelling te analyseren, kunnen astronomen hun leeftijd berekenen. Dit levert waarden op van ongeveer 12 tot 13 miljard jaar. Dat past mooi binnen de schatting uit de kosmologie. - Radioactieve dateringen
Sommige sterren bevatten zware elementen zoals uranium en thorium. Deze elementen vervallen langzaam en voorspelbaar in andere isotopen. Door de verhouding te meten, kan men berekenen hoe oud de ster is. Dit levert ook leeftijden van meer dan 12 miljard jaar op, opnieuw in overeenstemming met de kosmologische berekeningen.
Nog heel veel vragen
Hoewel we de leeftijd van het heelal behoorlijk precies kennen, zijn er nog steeds heel wat raadsels. Er is een spanning tussen verschillende metingen van de Hubbleconstante: sommige lokale metingen geven een iets hogere waarde dan kosmologische metingen van de CMB. Dat kan betekenen dat ons model nog onvolledig is. We weten nog niet precies hoe donkere energie en donkere materie zich gedragen. Een beter begrip daarvan kan onze berekeningen nog verder verfijnen.
