Het betekent dat het heelal mogelijk maar liefst twee keer zo oud is als eerder gedacht.
Over het algemeen wordt verondersteld dat het heelal zo’n 13,7 miljard jaar geleden ontstond. Een aanname die enkele jaren geleden zelfs nog krachtiger in de schoenen kwam te staan, toen een studie uit 2021 deze theorie bleek te onderschrijven. Maar onderzoeker Rajendra Gupta is hier toch niet zo zeker van. Volgens hem zijn er teveel opmerkelijke observaties geweest die niet met een bijna 14 miljard jaar oud universum stroken. Volgens hem is het heelal dan ook ouder dan dat. Een stuk ouder.
De leeftijd bepalen
Hoe wetenschappers de leeftijd van het heelal bepalen? Dat doen ze door enerzijds de tijd te meten die is verstreken sinds de oerknal en anderzijds door de oudste sterren te bestuderen op basis van de roodverschuiving (zie kader) van licht afkomstig van sterrenstelsels. Dit leidde in 2021 tot de nauwkeurigste metingen van de ouderdom van het heelal tot dan toe. De waarnemingen suggereerden dat het heelal zo’n 13,77 miljard kaarsjes op de verjaardagstaart mocht uitblazen, plus of min 40 miljoen jaar.
Wanneer een object zich op grote afstand van ons vandaan beweegt, verschuift het spectrum van uitgezonden licht (of andere elektromagnetische straling) bij ontvangst naar ‘rood’, oftewel in de richting van de langere golflengtes. Dit wordt roodverschuiving genoemd. Door te kijken naar de kleur van het licht kunnen onderzoekers dan ook een schatting maken van hoe snel het object van ons vandaan beweegt en hoe snel het universum uitdijt.
Toch zet Gupta zo zijn vraagtekens. Op zo’n 190 lichtjaar afstand van de aarde vinden we bijvoorbeeld de ster Methuselah. En deze ster lijkt gek genoeg ouder te zijn dan de geschatte leeftijd van ons universum. Bovendien heeft de krachtige James Webb-telescoop ondertussen al enkele vroege sterrenstelsels in een vergevorderd stadium van evolutie ontdekt. Deze sterrenstelsels zouden slechts ongeveer 300 miljoen jaar na de oerknal zijn ontstaan, maar ogen in feite veel volwassener dan dat. Sterker nog, het lijkt erop dat ze al miljarden jaren van kosmische evolutie achter de rug hebben.
Raadsel
Het zette Gupta – en trouwens ook veel andere astronomen – voor een groot raadsel. “Een ster kan niet ouder zijn dan het heelal,” vertelt hij in een interview met Scientias.nl. “Net zoals een zoon niet ouder kan zijn dan zijn vader. Sterren en sterrenstelsels hebben tijd nodig om zich te vormen en te rijpen. Hoe kan een kind dat één jaar geleden is geboren er al uitzien als een volwassene?”
26,7 miljard jaar oud
In een nieuwe studie daagt Gupta het algemene kosmologische model dan ook uit. “Een leeftijd van 13,7 miljard jaar blijkt in strijd te zijn met waarnemingen van het vroege heelal,” zegt hij. En daarom schaaft hij de leeftijd van het universum nu wat bij. “Wat we zien past beter bij een 26,7 miljard jaar oud heelal,” aldus Gupta.
Roodverschuiving
Waarom hij dat precies denkt? “Ruwweg bepaalt de snelheid waarmee het heelal uitdijt de ouderdom van het heelal,” legt de onderzoeker desgevraagd uit. “Deze snelheid wordt bepaald door de roodverschuiving van het licht van verre sterrenstelsels te observeren.” Kortom, roodverschuiving van sterrenstelsels zou dus een indicatie kunnen zijn van hoe snel het heelal uitdijt – en dus kunnen onthullen hoe oud het heelal is. Toch kun je hier een interessante vraag bij stellen. Want komt roodverschuiving wel echt doordat het heelal uitdijt en het licht van die stelsels daardoor naar de rode kant van het spectrum opschuift? “Sommige beroemde astronomen hebben geopperd dat de roodverschuiving wordt veroorzaakt doordat licht ‘moe’ wordt tijdens het reizen over kosmische afstanden,” gaat Gupta verder. In dit geval zou de roodverschuiving van licht van verre sterrenstelsels te wijten zijn aan het geleidelijke verlies van energie door fotonen over enorme kosmische afstanden.
Tweetakkig fenomeen
Volgens de onderzoeker is roodverschuiving misschien wel een tweetakkig fenomeen. En dat kan een boel verklaren. “Als beide fenomenen roodverschuiving veroorzaken, vertegenwoordigt slechts een deel van de roodverschuiving de uitdijing van het heelal,” concludeert Gupta. “Dit betekent dat de uitdijing van het universum dus langzamer verloopt dan wanneer de roodverschuiving uitsluitend het gevolg zou zijn van die uitdijing. En een langzamere uitdijing vertaalt zich in een oudere leeftijd van het heelal.”
Vermoeid licht
Het betekent dat het bestaan van ‘vermoeid licht’ kan betekenen dat het universum dus 26,7 miljard jaar oud is. Daarmee zou ons universum dus maar liefst twee keer zo oud zijn als eerdere schattingen. En dat is best een aannemelijke theorie. Dit lost namelijk het probleem van de ster Methuselah en de rijpe sterrenstelsels die James Webb in het jonge heelal gadesloeg, op. “Door de eerdere theorie te versoepelen, hoeven we nu geen onrealistische aannames meer te doen over sterren, sterrenstelsels en zwarte gaten in de kosmische dageraad,” merkt Gupta op.
Het boek
Met de studie krijgt het boek over de leeftijd van het heelal een geheel nieuw hoofdstuk. “Tot rond de eeuwwisseling bestond er een grote onzekerheid over de uitdijingssnelheid en daarmee over de leeftijd van het heelal, die destijds geschat werd tussen 7 tot 20 miljard jaar,” vertelt Gupta. “Met de lancering van de Hubble-ruimtetelescoop in 1993 werd deze onzekerheid aanzienlijk verminderd, en werd vastgesteld dat het heelal 13,7 miljard jaar oud is. En ons nieuwe model verlengt de vormingstijd van sterrenstelsels met enkele miljarden jaren, waardoor we nu het universum op een leeftijd van 26,7 miljard jaar schatten.”
Exacte leeftijd van het heelal
De exacte leeftijd van het heelal blijft astronomen dus bezighouden. En dat heeft geldige redenen. Zo vinden veel astronomen het belangrijk om meer te weten over het universum waarin we leven. Het willen weten hoe het is samengesteld en hoe het evolueert zijn bovendien prangende vragen die de menselijke geest nou eenmaal intrigeren. Ook Gupta wil graag het mysterie ontraadselen. En met zijn model doet hij een verwoede poging. “De ouderdom van het heelal moet in overeenstemming zijn met de waarnemingen,” zegt hij. “Zo niet, dan moeten we op zoek gaan naar nieuwe fysica om ze te verklaren.”
De vraag is of nu het laatste woord over de leeftijd van het universum is gezegd, of dat andere astronomen weer met nieuwe inzichten zullen komen. Want net zoals het uitgestrekte heelal, blijft ook de wetenschap altijd aan verandering onderhevig.