Volgens de meest gangbare theorie ontstond het heelal ongeveer 13,8 miljard jaar geleden. Een nieuw idee van de Canadese astrofysicus Rajendra Gupta gaat daar tegenin. Volgens Gupta wijzen waarnemingen van verrassend zware sterrenstelsels in het vroege heelal erop dat het heelal met 26,7 miljard jaar bijna twee keer zo oud is.

Sterrenstelsels in het vroege heelal lijken een stuk zwaarder dan mogelijk werd geacht. Dat blijkt uit waarnemingen van de James Webb-ruimtetelescoop (JWST). De JWST heeft sterrenstelsels gezien die tot 100 miljard keer zo zwaar zijn als de zon en die binnen een paar honderd miljoen jaar na de oerknal ontstaan zijn. Dat is onwaarschijnlijk snel. Volgens de huidige theoretische modellen kunnen sterrenstelsels zich niet zo snel vormen.

De nieuwe, nog tamelijke speculatieve theorie van Rajendra Gupta, van de Universiteit van Ottawa verklaart het bestaan van deze stelsels door de leeftijd van het heelal behoorlijk bij te stellen. Volgens Gupta past een leeftijd van 26,7 miljard jaar beter bij het universum. Dat zou de zware sterrenstelsels genoeg tijd geven om te vormen. Daarnaast zou het andere waarnemingen verklaren, zoals het bestaan van superzware zwarte gaten in het vroege heelal.

De helderste ster aan de hemel
LEES OOK

De helderste ster aan de hemel

Sterrenkundejournalist Govert Schilling maakt je wegwijs aan het firmament. Wat valt er te zien in februari 2024?

13,8 miljard jaar

Ondanks de zware, oude sterrenstelsels is het momenteel onder sterrenkundigen breed geaccepteerd dat het heelal 13,8 miljard jaar oud is. Die leeftijd is onder meer afgeleid uit de waargenomen roodverschuiving van verre sterrenstelsels die ontstaat door de uitdijing van het heelal. Hierbij worden de lichtgolven die sterrenstelsels uitzenden tijdens hun reis door het heelal uitgerekt, doordat de ruimte uitdijt. Dat maakt de golflengte van het licht langer en kleurt het ‘roder’.

Door te kijken naar de relatie tussen de roodverschuivingen en de afstand tot verschillende sterrenstelsels, kunnen wetenschappers achterhalen hoe snel het heelal uitdijt. Aan de hand daarvan kunnen ze terugrekenen wanneer de oerknal plaatsvond en dus hoe oud het heelal is.

Vermoeid licht

Dat Gupta op een andere leeftijd uitkomt, komt doordat de roodverschuiving van het sterrenstelsellicht volgens zijn theorie niet enkel komt door de uitdijing van het heelal. De lichtgolven zouden ook oprekken – en dus roodverschuiven – doordat het licht ‘vermoeid’ raakt.

Het idee van vermoeid licht werd bijna een eeuw geleden bedacht door de Zwitserse sterrenkundige Fritz Zwicky. Hij wilde daarmee de destijds net ontdekte roodverschuiving van sterrenstelsellicht verklaren, zonder uit te gaan van een uitdijend heelal. In die tijd was het namelijk nog niet breed geaccepteerd dat het heelal uitdijt.

Zwicky stelde voor dat licht tijdens de reis door het heelal op deeltjes botst en daardoor energie kwijtraakt. Dit levert ook een roodverschuiving op, omdat lichtgolven met minder energie een langere, meer uitgerekte – en dus rodere – golflengte hebben.

Dat licht vermoeid zou raken werd, ook door Zwicky zelf, al snel verworpen omdat het ook zou betekenen dat licht verstrooid raakt. Dat zou wazigere telescoopwaarnemingen moeten veroorzaken dan we zien. Bovendien bleek een uitdijend heelal de roodverschuivingsmetingen beter te verklaren.

Fluctuerende lichtsnelheid

Gupta heeft het idee van vermoeid licht nu weer van de plank gehaald en afgestoft. Hij loopt niet tegen de dezelfde bezwaren aan als Zwicky, omdat in zijn theorie de waargenomen roodverschuiving ontstaat door een combinatie van vermoeid licht en een uitdijend heelal. Het wordt dus slechts gedeeltelijk veroorzaakt door de uitdijing van het heelal. Dat betekent dat de uitdijing minder snel verloopt dan we nu denken. Om de huidige grootte van het heelal te verklaren, zou het dan ouder moeten zijn dan gedacht – namelijk 26,7 miljard jaar.

Naast de combinatie van vermoeid licht en een uitdijend heelal, moet Gupta ook aannemen dat bepaalde natuurconstanten, zoals de lichtsnelheid en de zwaartekrachtconstante in de loop van de tijd, op een specifieke manier, klein beetjes variëren. Er zijn tot nu toe geen aanwijzingen gevonden dat deze constanten veranderlijk zijn. Hoewel het interessant is om een compleet nieuwe manier te zoeken om de metingen van de JWST te verklaren, komt deze theorie daardoor wat geknutseld over.

In een videoreactie op de nieuwe publicatie merkt de Britse astrofysicus Becky Smethurst van de Universiteit van Oxford bovendien op dat Gupta een aantal waarnemingen ‘gemakshalve negeert’. Zo rept hij geen woord over het feit dat er geen sterrenclusters lijken te bestaan die ouder zijn dan 13 tot 14 miljard jaar. Ook is er nog niet getest of de theorie waarnemingen zoals de kosmische achtergrondstraling kan verklaren.

‘Ik ben dus wat sceptisch’, zegt Smethurst. ‘Het zal niet zomaar de plaats innemen van het huidige model dat gebaseerd is op decennia aan onderzoek. Tenzij het onderbouwd kan worden met veel meer bewijs.’