Het heelal is ontstaan uit de oerknal: zo’n 13,8 miljard jaar geleden begon alles wat bestaat vanuit één onvoorstelbaar klein, heet en dicht punt. In een fractie van een seconde zette dat punt zich razendsnel uit, en sindsdien is het heelal blijven groeien. Dat is in het kort het antwoord, maar de details maken het pas echt fascinerend.
De oerknal: hoe is het heelal ontstaan?
De oerknal (in het Engels: Big Bang) was geen explosie zoals je die kent, waarbij iets in een bestaande ruimte ontploft. Het was het begin van ruimte en tijd zelf. Voor de oerknal was er geen “voor”, want tijd bestond nog niet. Alles wat het heelal nu is, was samengeperst in één punt dat wetenschappers een singulariteit noemen.
Op het moment van de oerknal was de temperatuur astronomisch hoog, ver boven de duizend miljard graden. In die eerste fractie van een seconde ontstonden de eerste elementaire deeltjes: quarks en elektronen. Binnen de eerste drie minuten koelden die deeltjes genoeg af om samen te klonteren tot de eerste atoomkernen: voornamelijk waterstof en helium. Dat proces noem je oerknalnucleosynthese.
Van duisternis naar de eerste sterren
Na die eerste minuten volgde er een lange, donkere periode. Het heelal bestond uit een dichte, hete nevel van plasma, en licht kon er nauwelijks doorheen. Pas zo’n 380.000 jaar na de oerknal koelde het heelal genoeg af zodat elektronen en atoomkernen zich konden samenvoegen tot neutrale atomen. Op dat moment werd het heelal plotseling transparant en stroomde er voor het eerst licht vrij. Dat licht is vandaag nog steeds meetbaar als de kosmische achtergrondstraling, een zwakke gloed die het heelal als een soort echo van zijn ontstaan doordringt.
Daarna begon een periode die astronomen het kosmische donkere tijdperk noemen. Er waren geen sterren, geen licht. Gaswolken van voornamelijk waterstof en helium zweefden langzaam samen. Onder invloed van de zwaartekracht trokken die wolken verder samen en storten ze in. Zo ontstonden de eerste sterren, ook wel oersterren genoemd, zo’n 200 miljoen jaar na de oerknal. Deze eerste sterren waren waarschijnlijk gigantisch groot en brandden fel, maar ook kort.
Sterren, sterrenstelsels en planeten
Toen de eerste generatie sterren aan het einde van hun leven was, explodeerden ze als supernova’s. Die explosies waren allesbehalve zinloos: ze verspreidden zwaardere elementen zoals koolstof, zuurstof en ijzer door het heelal. Die elementen waren het bouwmateriaal voor een nieuwe generatie sterren én voor planeten. Onze eigen zon is zo’n ster van de tweede of derde generatie, geboren uit het stof en gas van eerdere sterren.
Sterrenstelsels vormden zich doordat zwaartekracht grote hoeveelheden sterren, gas en stof bij elkaar hield. Ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg, bevat naar schatting honderd tot vierhonderd miljard sterren. Ons zonnestelsel, met de aarde, ontstond zo’n 4,6 miljard jaar geleden uit een draaiende schijf van gas en stof rondom de jonge zon.
Donkere materie en donkere energie
Wetenschappers begrijpen inmiddels veel van het ontstaan van het heelal, maar er zijn ook grote open vragen. Zo bestaat het heelal voor een groot deel uit donkere materie en donkere energie, twee dingen die we nog niet direct kunnen waarnemen of meten. Donkere materie trekt sterrenstelsels bij elkaar via zwaartekracht. Donkere energie lijkt het heelal juist steeds sneller te laten uitdijen. Samen zouden ze naar schatting zo’n 95 procent van het heelal uitmaken, terwijl gewone materie (alles wat je kunt zien en aanraken) slechts 5 procent beslaat.
Wat was er vóór de oerknal?
Dit is misschien wel de meest gestelde vraag, en eerlijk gezegd heeft de wetenschap er nog geen definitief antwoord op. De huidige natuurkundige modellen breken samen op het moment van de oerknal zelf. Sommige theorieën opperen dat ons heelal uit een ander universum is voortgekomen, of dat er ontelbaar veel parallelle universums bestaan (het multiversum). Andere ideeën stellen dat de oerknal het gevolg was van een botsing tussen twee hogerdimensionale “membranen”. Dit zijn vooralsnog hypothesen zonder harde observationele bewijzen.
Veelgestelde vragen over het ontstaan van het heelal
Hoe oud is het heelal?
Het heelal is naar schatting 13,8 miljard jaar oud. Die leeftijd berekenen wetenschappers aan de hand van de kosmische achtergrondstraling en de uitdijingssnelheid van het heelal.
Hoe groot is het heelal?
Het waarneembare heelal heeft een straal van ongeveer 46 miljard lichtjaar. Het totale heelal is waarschijnlijk veel groter, maar hoe groot precies weten we niet.
Wat is de kosmische achtergrondstraling?
Dat is de warmtestraling die vrijkwam op het moment dat het heelal transparant werd, zo’n 380.000 jaar na de oerknal. Het is als het ware een foto van het vroegste heelal en wordt door wetenschappers gebruikt om de begintoestand van het heelal te bestuderen.
Groeit het heelal nog steeds?
Ja. Het heelal dijt nog altijd uit, en die uitdijing gaat zelfs steeds sneller. Dat heeft te maken met donkere energie, een kracht die wetenschappers nog niet volledig begrijpen.
Het ontstaan van het heelal is een verhaal van 13,8 miljard jaar, dat begint bij één punt kleiner dan een atoom en uitmondt in sterrenstelsels, planeten en uiteindelijk leven. Veel van de grote vragen zijn al beantwoord, maar juist de vragen die overblijven, houden de wetenschap scherp en de nieuwsgierigheid levend.
