De ruimte is ontstaan door de oerknal, ongeveer 13,8 miljard jaar geleden. Op dat moment begon alles: tijd, ruimte, energie en materie. Daarvoor was er niets, of in elk geval niets wat we kunnen beschrijven met onze huidige kennis van de natuurkunde. Alles wat we vandaag zien, van de dichtstbijzijnde ster tot de verste sterrenstelsels, is uiteindelijk terug te voeren op dat ene moment.
De oerknal is de meest geaccepteerde wetenschappelijke theorie over het ontstaan van het heelal. Astronomen en natuurkundigen kwamen op deze theorie door de tijd terug te rekenen. Het heelal dijt namelijk nog steeds uit. Als je die uitdijing in gedachten omdraait, kom je op een beginpunt: een toestand van extreem hoge temperatuur en dichtheid.
Wat de oerknal precies was (en wat niet)
De naam “oerknal” wekt de indruk dat er een enorme explosie was in een lege ruimte. Dat klopt niet helemaal. Er was geen ruimte waarin iets ontplofte. De ruimte zelf begon te bestaan en groeide razendsnel uit. Je kunt het vergelijken met een ballon die je opblaast: de stippen op de ballon bewegen van elkaar af, maar geen van de stippen is het middelpunt van de explosie. Zo werkt het ook met het heelal.
In de allereerste fractie van een seconde was het heelal kleiner dan een atoomkern en onvoorstelbaar heet. Er was nog geen materie zoals we die kennen, alleen een soort oersoep van energie en elementaire deeltjes.
Hoe is de ruimte ontstaan stap voor stap: de eerste minuten en jaren
In de eerste drie minuten na de oerknal koelde het heelal snel af. Protonen en neutronen konden zich samenvoegen tot de eerste atoomkernen: vooral waterstof en helium. Dat proces heet kernfusie. Na ongeveer 380.000 jaar was het heelal afgekoeld genoeg voor elektronen om zich te binden aan die kernen. Daarmee ontstonden de eerste echte atomen.
Op dat moment werd het heelal ook voor het eerst doorzichtig voor licht. De straling die toen vrijkwam, bestaat nog steeds. We noemen het de kosmische achtergrondstraling. Wetenschappers kunnen deze straling vandaag de dag nog meten, en dat is een van de sterkste bewijzen voor de oerknaltheorie.
Daarna, over honderden miljoenen jaren, begon zwaartekracht zijn werk te doen. Kleine klontjes materie trokken elkaar aan, werden groter en dichter, totdat ze warm genoeg werden om kernfusie te starten. Zo ontstonden de eerste sterren. Die sterren groepeerden zich in sterrenstelsels. Zware sterren explodeerden aan het einde van hun leven en verspreidden zwaardere elementen zoals koolstof, zuurstof en ijzer door de ruimte. Die elementen zijn de bouwstenen van planeten, en uiteindelijk ook van jou.
Wat was er vóór de oerknal?
Dit is de vraag die bijna iedereen stelt, en eerlijk gezegd: wetenschappers weten het niet. Tijd zelf begon met de oerknal. “Vóór” de oerknal heeft strikt genomen geen betekenis, omdat er geen tijd was waarin iets kon bestaan. Er zijn theorieën, zoals de idee van een cyclisch heelal dat steeds opnieuw begint, of de quantumkosmologie waarbij het heelal spontaan uit een quantumfluctuatie ontstond. Maar dit zijn speculatieve ideeën; geen ervan is bewezen.
Hoe weten we dit allemaal?
Astronomen meten de afstand en snelheid van verre sterrenstelsels. Hoe verder een sterrenstelsel, hoe sneller het van ons af beweegt. Dat wees Edwin Hubble al in 1929 aan. Deze uitdijing, teruggeredeneerd in de tijd, leidt onvermijdelijk tot een beginpunt. Daarnaast geeft de kosmische achtergrondstraling een soort “foto” van het vroege heelal, zo’n 380.000 jaar na de oerknal. Satellieten zoals WMAP en Planck hebben die straling in detail gemeten en bevestigen dat het heelal 13,8 miljard jaar oud is.
Veelgestelde vragen over het ontstaan van de ruimte
Is de oerknal zeker bewezen?
De oerknal is de best ondersteunde wetenschappelijke theorie die we hebben. De uitdijing van het heelal en de kosmische achtergrondstraling zijn sterke observationele bewijzen. Maar de exacte toestand op het allereerste moment (de zogenaamde Planck-tijd) kunnen we nog niet beschrijven; onze natuurkundige wetten breken daar letterlijk af.
Hoe groot was het heelal bij het begin?
Dat is moeilijk te zeggen. De waarneembare ruimte die we nu kunnen zien, was in het begin samengeperst tot een volume kleiner dan een atoomkern. Het heelal als geheel kan oneindig groot zijn geweest, zelfs op dat moment.
Wat is donkere materie en energie, en past dat in dit verhaal?
Ja. Wetenschappers denken dat het heelal voor ongeveer 5% bestaat uit gewone materie, voor zo’n 27% uit donkere materie (die we niet direct kunnen zien maar wel kunnen meten via zwaartekracht) en voor ongeveer 68% uit donkere energie, de kracht die de uitdijing van het heelal versnelt. Ook deze componenten kwamen voort uit de oerknal, al begrijpen we hun aard nog maar gedeeltelijk.
Het ontstaan van de ruimte is dus geen abstracte filosofische vraag, maar iets wat astronomen actief bestuderen met telescopen, satellieten en deeltjesversnellers. Elke nieuwe meting brengt ons dichter bij een completer beeld van hoe alles ooit begon.
