Terug naar Vragen over de oerknal

Is de uitdijingssnelheid van het heelal groter dan de lichtsnelheid?

oerknal
oerknal

Kort antwoord:
In zekere zin wel, maar dat geeft niks.

Langer antwoord:
Door de uitdijing van het heelal nemen de afstanden tussen sterrenstelsels toe (op een paar uitzonderingen na: het Andromedastelsel staat bijvoorbeeld zo dicht bij ons eigen Melkwegstelsel dat de twee stelsels naar elkaar toe bewegen onder invloed van de onderlinge zwaartekracht). Gezien vanuit ons Melkwegstelsel lijken alle andere sterrenstelsels dus van ons af te bewegen. Hetzelfde geldt voor elk stelsel in het heelal: waar je je ook bevindt, altijd zie je de andere sterrenstelsels van je af bewegen. En hoe verder weg dat andere stelsel staat, des te hoger is die 'vluchtsnelheid'.

Sterrenstelsels op relatief kleine afstand van het Melkwegstelsel bewegen van ons af met snelheden in de orde van een paar honderd kilometer per seconde. Sterrenstelsels op grotere afstanden hebben hogere vluchtsnelheden: duizenden of tienduizenden kilometers per seconde. En de vluchtsnelheid van een sterrenstelsel aan de rand van het waarneembare heelal ligt in de buurt van de lichtsnelheid (ca. 300.000 kilometer per seconde).

In het waarneembare heelal is dus geen sprake van vluchtsnelheden die hoger zijn dan de lichtsnelheid. Maar buiten de waarnemingshorizon bevinden zich nog veel méér sterrenstelsels, op afstanden van tientallen en honderden miljarden lichtjaren. We kunnen ze niet zien, omdat hun licht de aarde nog niet heeft kunnen bereiken in de 13,8 miljard jaar dat het heelal bestaat. Maar als ze zich nu op zulke onvoorstelbare afstanden bevinden, betekent dat dan niet dat de uitdijingssnelheid van het heelal groter is geweest dan de lichtsnelheid? Anders kunnen ze in minder dan 14 miljard jaar tijd toch nooit op grotere afstanden terechtkomen dan 14 miljard lichtjaar?

Belangrijk om je te realiseren is dat er niet één bepaalde uitdijingssnelheid van het heelal bestaat. De snelheid waarmee de afstand tussen twee sterrenstelsels toeneemt als gevolg van de uitdijing van de lege ruimte, is afhankelijk van hun onderlinge afstand: voor twee stelsels die heel ver van elkaar af staan neemt die onderlinge afstand veel sneller toe dan voor twee stelsels die relatief dicht bij elkaar staan - eenvoudig weg omdat er zich dan meer utidijende ruimte tussen de twee stelsels bevindt.

Wat ook belangrijk is om te beseffen is dat de 'vluchtsnelheden' van sterrenstelsels geen werkelijke bewegingssnelheden zijn. Een ver sterrenstelsel raast niet met een snelheid van honderdduizend kilometer per seconde door de lege ruimte; het is de ruimte zélf die uitdijt, en de sterrenstelsels daardoor 'van elkaar af duwt'. De snelheid waarmee de onderlinge afstand toeneemt is dus geen snelheid in de gewone zin van het woord, en is dan ook niet gebonden aan de lichtsnelheidslimiet.

Einsteins relativiteitstheorie stelt dat de lichtsnelheid de hoogst mogelijke snelheid in de natuur is. Maar dat heeft dan wel alleen betrekking op echte bewegingssnelheden van materie door de lege ruimte. De afstand tussen twee zeer ver uiteengelegen punten in de uitdijende ruimte kan best toenemen met meer dan 300.000 kilometer per seconde - als er zich maar voldoende uitdijende ruimte tussen die twee punten bevindt.

Zeker in de allereerste levensmomenten van het heelal, toen de ruimte gedurende een minieme fractie van een seconde exponentieel uitdijde (het zogeheten inflatietijdperk), was er sprake van een uitdijing die veel sneller verliep dan de lichtsnelheid. Ook in de verre toekomst kunnen sterrenstelsels die zich nu binnen onze waarnemingshorizon bevinden misschien weer van ons af lijken te bewegen met snelheden groter dan de lichtsnelheid - dat zou dan het gevolg zijn van de mysterieuze donkere energie, die de huidige versnellende uitdijing van het heelal veroorzaakt. Het gevolg daarvan is natuurlijk weer wel dat ze achter onze waarnemingshorizon zullen verdwijnen.

Terug naar Vragen over de oerknal