Hete oersoep?

[Camiel Wijffels]

Ik heb afgelopen 40 jaar veel gelezen over de big bang, dus het is mogelijk dat ik verschillende theorieen door elkaar gooi. Voor zover ik begrepen heb is de laatste 10 jaar de overtuiging gegroeid, dat het heelal ongeveer 13,75 miljard jaar geleden is ontstaan uit een "big bang". Na ongeveer 10^-30 seconde begon het heelal heel sterk uit te dijen, gedurende 10^-20 seconde. In die tijd bereikte het heelal ongeveer de afmeting die het nu heeft - ongeveer (of minstens) 46 miljard lichtjaar in doorsnee - volgens de laatste peilingen. De uitdijing die het heelal nu heeft (naar ik vorig jaar ergens gelezen heb, ongeveer 15km/s) heeft niet zo een grote invloed op die afmeting - het heelal is hierdoor ongeveer 700.000 lichtjaar gegroeid. Kortom, voor zover ik weet is het heelal nu ongeveer even groot als 13,75 miljard jaar geleden.

Nu is er ook nog het verhaal van de oersoep. Direct na het ontstaan zou het heelal vele miljarden graden K heet zijn. Pas na 300.000 jaar was het heelal zover afgekoeld dat licht kon ontsnappen, en atomen konden ontstaan - bij pakweg 5000K. Hieruit is blijkbaar de Background Noise ontstaan, die ons hele heelal vult.

Wanneer ik deze twee verhalen echter samenvoeg, krijg ik direct na de oerknal een heel groot en heet heelal. Pakweg een miljoen jaar later is datzelfde heelal sterk afgekoeld. Waar is die warmte echter naar toe gegaan? Het heelal is intussen niks groter geworden. Of haal ik twee theorieen dor elkaar die weinig met elkaar te maken hebben?

[Michel Uphoff]

We kennen de afmetingen van het heelal niet, we kennen alleen de afmetingen van het waarneembare heelal. Dat is de afstand die het licht gedurende de leeftijd van het heelal heeft kunnen afleggen. Wat achter die waarnemingshorizon ligt, kunnen we niet weten en het heelal zou dan ook oneindig groot kunnen zijn.

De afmetingen van het waarneembare heelal zijn dus afhankelijk van de leeftijd en de lichtsnelheid. Nu kunnen we licht ontvangen dat ruim 13 miljard jaar geleden is uitgezonden, maar gedurende de reis van 13 miljard jaar zijn de stelsels die dat licht uitzonden door de expansie inmiddels verder van ons vandaan gereisd, zodat ze nu (als ze nog bestaan) ongeveer 47 miljard lichtjaar van ons vandaan moeten liggen, waarmee dan de diameter van 94 miljard bereikt wordt.

De uitdijing die het heelal nu heeft (naar ik vorig jaar ergens gelezen heb, ongeveer 15km/s) heeft niet zo een grote invloed op die afmeting

Dat klopt niet. De uitdijing is ongeveer 78 km/s per miljoen parsec (ruwweg 3,26 miljoen lichtjaar). Op 13 miljard lichtjaar van ons vandaan dijt het heelal dus t.o.v. ons uit met de lichtsnelheid.

Zeer kort na de oerknal was er volgens theoretici inderdaad sprake van een kortstondige periode van inflatie; een uitdijing van de ruimtetijd veel sneller dan de lichtsnelheid. De afmetingen van het heelal direct na de inflatie wordt wel eens geschat op een paar millimeters tot de diameter van het zonnestelsel, hoewel dit eigenlijk zinloos is zo te stellen.

De enige afmetingen die voor ons betekenis hebben, zijn die van het waarneembare heelal, dat ook na de inflatie (op 10^-32 seconde) veel kleiner was dan een proton. Hierna groeide de diameter van het waarneembare heelal vanzelfsprekend uit met 2 miljard lichtjaar per miljard jaar.

Zie ook deze berichten over de onder meer de oerknal.

[Camiel Wijffels]

Het is mij nu geheel duidelijk. Het was mij volstrekt onbekend dat de grootte van het heelal na de inflatie nog héél erg klein was. Bedankt voor de numerieke rechtzetting op verschillende fronten, en ook bedankt voor de link. Very helpful !

Ik heb nog moeite om de "vanzelfsprekende" 2 miljard lichtjaar per miljard jaar te bevatten. Kun je die vanzelfsprekendheid nog uitleggen?

[317070]

Ik heb nog moeite om de "vanzelfsprekende" 2 miljard lichtjaar per miljard jaar te bevatten. Kun je die vanzelfsprekendheid nog uitleggen?

In het begin zijn er fotonen in 1 punt. Daarvan gaan er met de lichtsnelheid naar links, en ook met de lichtsnelheid naar rechts. Die naar links leggen in 1 miljard jaar 1 miljard lichtjaar af. Die naar rechts leggen dezelfde afstand af in de andere richting.

Het heelal moet dus minstens 1+1 miljard lichtjaar groot zijn.

[Michel Uphoff]

Kun je die vanzelfsprekendheid nog uitleggen?

Dat heeft 317070 al prima gedaan. We hebben het dan dus over het voor ons waarneembare heelal.

[Camiel Wijffels]

Ik neem aan dat je hier het volgende bedoelt:

Toen het heelal 1 miljard jaar oud was, kon je 1 miljard lichtjaar naar links en 1 miljard lichtjaar naar rechts kijken. Derhalve bevindt je je op dat moment in het centrum van een bol waarin je kunt waarnemen, met een doorsnede van 2 miljard lichtjaar. Op dit moment, nu 13.7 miljard jaar na de oerknal, bevinden we ons in het centrum van een "waarnemingsbol" met een doorsnede van 27.4 miljard lichtjaar.

Het heelal moet dus minstens 1+1 miljard lichtjaar groot zijn.

De grootte van het heelal is een vraag van geheel andere orde, en die hoeft, mijns inziens, niet persé minimaal 2 miljard lichtjaar te zijn.

[Flisk]

De werkelijke grootte kunnen we niet met zekerheid bepalen. Voor zover we weten kan dat zelfs oneindig zijn.

Het zichtbare heelal daarentegen heeft een straal van 13.7 miljard lichtjaar.

[Camiel Wijffels]

Maar hoe zit het dan met de Hubble constante? Michel zei:

Dat klopt niet. De uitdijing is ongeveer 78 km/s per miljoen parsec (ruwweg 3,26 miljoen lichtjaar). Op 13 miljard lichtjaar van ons vandaan dijt het heelal dus t.o.v. ons uit met de lichtsnelheid.

Is het toevallig dat het heelal op precies 13.7 miljard lichtjaar afstand met de lichtsnelheid uitdijt?

Wikipedia zegt hierover:

De Hubbleconstante kan worden afgeleid door de lichtsnelheid te delen door de straal van het waarneembare heelal uitgedrukt in megaparsec (Mpc), namelijk 299.792 km/s : 4200 = 71,38 km/s/Mpc.

Als ik dit goed lees dan is dit niet toevallig, maar per definitie.

Maar hoe zit het dan, zeg, 7 miljard jaar geleden? Was toe de Hubble constante twee keer zo groot? Wanneer je toen terugkeek naar de oerknal, die 6.7 miljard jaar hiervoor plaatsvond, zag je deze zich nog steeds met de lichtsnelheid van je verwijderen?

Dat is toch niet logisch? Is er een factor die ik hier ben vergeten?