Wat is donkere energie?

Ongeveer driekwart van het heelal bestaat uit iets waarvan wetenschappers nog steeds niet precies weten wat het is en hoe het werkt. Ze noemen het “donkere energie”.

In 1929 bestudeerde de Amerikaanse astronoom Edwin Hubble exploderende sterren als supernova’s om vast te stellen dat het heelal uitdijt. Sinds die tijd zijn wetenschappers zoekende naar de snelheid van deze uitdijing. Het leek aannemelijk dat de zwaartekracht die alles bij elkaar houdt de uitdijing zou afremmen dus de vraag was met welke snelheid de uitdijing van het heelal werd vertraagd.

Omstreeks 1990 bestudeerden twee onafhankelijke teams van wetenschappers opnieuw verre supernova’s om de snelheid van deze vertraging te berekenen. Tot hun grote verrassing ontdekten ze dat de uitdijing niet werd vertraagd maar juist werd versneld. Er moest dus iets zijn dat sterker was dan de zwaartekracht. Wetenschappers noemden het “donkere energie”.

Ze berekenden de energie die nodig is om de zwaartekracht te overwinnen en ze ontdekten dat deze donkere energie ongeveer 68% van het heelal omvat. Donkere materie is verantwoordelijk voor ongeveer 27% en dat betekent dat de rest bestaat uit normale materie waar we mee bekend zijn minder dan 5% is van het heelal om ons heen.

Weten hoe de donkere energie de uitdijing van het heelal beïnvloedt geeft de wetenschap enorm veel informatie. De eigenschappen van deze onbekende hoeveelheid zijn nog steeds onbekend. Recente waarnemingen duidden er op dat het gedrag van de donkere energie gelijk is gebleven gedurende de geschiedenis van het heelal en dit geeft enige inzichten in de onbekende materie.

Een mogelijke verklaring voor de donkere energie is dat het heelal is gevuld met een veranderd geladen energieveld dat de “kern” of de “essentie” wordt genoemd. Een tweede mogelijke verklaring is dat wetenschappers nog steeds niet goed weten hoe zwaartekracht precies werkt.

De leidende theorie beschouwt donkere energie als een eigenschap van de ruimte. Albert Einstein was de eerste die begreep dat de ruimte niet gewoonweg leeg was. Hij begreep ook dat er steeds meer ruimte zou kunnen ontstaan. In zijn algemene relativiteitstheorie nam Einstein een kosmologische constante op om rekening te houden met een stationair heelal waarvan men toen aannam dat het bestond. Nadat Hubble een expanderend heelal aantoonde noemde Einstein deze constante zijn grootste blunder.

Maar de blunder van Einstein is mogelijk wel passend voor donkere energie. In de voorspelling dat lege ruimte zijn eigen energie kan hebben geeft de constante aan dat als er meer ruimte ontstaat er ook meer energie aan het heelal wordt toegevoegd waarbij de uitdijing wordt versneld.

Deze kosmologische constante komt overeen met de waarnemingen maar wetenschappers zijn er nog steeds niet helemaal zeker van hoe het werkt.

Het heelal bestaat dus voornamelijk uit donkere energie maar ook donkere materie heeft een groot aandeel. Met 27% van het heelal en 80% van de materie is donkere materie ook een belangrijke factor.

Net zoals donkere energie houdt donkere materie de gemoederen binnen de wetenschap bezig. Donkere energie is een kracht die een rol speelt in het uitdijende heelal. Donkere materie verklaart hoe groepen van objecten samen functioneren.

In de vijftiger jaren van de vorige eeuw verwachtten wetenschappers die sterrenstelsels bestudeerden dat sterren nabij het centrum sneller zouden roteren als gevolg van de zwaartekracht dan aan de randen maar tot hun verrassing ontdekten ze dat beide gebieden even snel roteren hetgeen er op wijst dat spiraalvormige sterrenstelsels veel meer massa moeten bevatten dan werd waargenomen. Studies van gas in elliptische stelsels en clusters van sterrenstelsels wezen er op dat deze verborgen materie door het hele heelal is verspreid.

Wetenschappers hebben een aantal potentiële kandidaten voor deze donkere materie die varieert van hele zwakke objecten tot vreemde deeltjes waarvan het bestaan nog niet is aangetoond. Wat ook de bron van zowel donkere energie als donkere materie ook moge zijn, het is duidelijk het het heelal wordt beïnvloed door dingen die wetenschappers met de huidige technieken nog niet kunnen waarnemen.

 

Eerste publicatie: 11 augustus 2013
Laatste keer bijgewerkt op: 16 oktober 2016