Hoe oud is het heelal?

Hoe oud is het heelal? Om deze vraag te beantwoorden is het slim om zo dichtbij mogelijk te beginnen. Wat is de leeftijd van de aarde?

De bekendste vroege poging om dit te achterhalen dateert uit 1650. De toenmalig aartsbisschop James Ussher van de Ierse Kerk concludeerde, na een zorgvuldige studie van de bijbel en andere historische bronnen, dat de aarde was geschapen op de middag van 23 oktober 4004 jaar voor onze jaartelling. Tegenwoordig weten we dat dit niet correct is en dat de leeftijd van de aarde en daarmee ook de leeftijd van het universum veel hoger ligt.
Op maandag 26 november jl. heeft prof.dr. JT (Han) Zuilhof tijdens een boeiende lezing verteld wat de leeftijd volgens de huidige inzichten is en hoe deze leeftijd tot stand is gekomen.
Hieronder volgt een korte samenvatting van zijn lezing en een link naar zijn powerpoint presentatie.


De leeftijd van de aarde

De radioactieve straling van bepaalde elementen(kernen zijn instabiel) kan helpen om de ouderdom van gesteenten op aarde of van gesteenten die afkomstig zijn van meteorieten te bepalen. Met behulp van deze radiometrische ouderdom bepaling zijn wetenschappers tot de volgende waarden gekomen:

Novopavlovsk Complex, Oekraïne: 3,64 miljard jaar
Morton Gneiss Formatie: 3,68 miljard jaar
Napier Complex, Anartica: 3,93 miljard jaar
Acasta Gneiss Complex, Canada: 4,031 miljard jaar

De oudste rotsformaties zijn maximaal iets meer dan 4 miljard jaar oud. Maar er zijn rots fragmenten die naar erosie overblijven die nog veel ouder zijn. Deze zirkonium silicaten zijn in West Australië gevonden:

Jack Hills, West Australië: 4,3 – 4,4 miljard jaar

Stukjes maan die zijn meegebracht via Apollo missies zijn circa 4,6 miljard jaar oud. De ondergrens is hiermee weer een stuk verhoogd.


De leeftijd van een middelgrote ster die afkoelt tot een ‘witte dwerg’

Kernfusie en het spel tussen kinetische druk naar buiten en door gravitatie veroorzaakte druk naar binnen zorgen ervoor dat een middelgrote ster miljarden jaren oud kan worden. Op basis van de massa van de zon en haar spectrum kan de wetenschap bepalen hoever de zon is in de omzetting van haar energie en wat haar leeftijd is. Circa 4,5 miljard jaar. Het zonnestelsel waarin wij leven is tussen de 4,4 en 4,6 miljard jaar oud.
Wanneer we de vanuit meerdere posities de hoek (parallaxhoek) ten opzichte van een ster kunnen meten, dan kunnen we ook de afstand bepalen. We maken hierbij gebruik van de rotatie van de aarde. Met behulp van een satelliet kunnen we deze afstanden nog nauwkeuriger meten. Kleur, intensiteit en afstand bepalen de grootte van een ster.
Wanneer we op basis van deze variabelen sterren weergeven in het beroemde Herzsprung-Russel diagram dan blijkt dat we sterren in vier groepen kunnen indelen: Hoofdreeks, rode reuzen, Superreuzen en witte dwergen. De massa van een ster bepaald waar de ster zich in het Herzsprung-russel bevind en dus in welke fase van zijn leven.
Middelgrote sterren vormen aan het eind van hun leven schitterende planetaire nevels met daarin een compacte witte dwerg. De leeftijd van deze witte dwergen kan vrij precies worden bepaald en het blijkt dat er een boven en een ondergrens is:

Ondergrens en bovengrens leeftijd witte dwergen: 11 miljard jaar oud 13 miljard jaar oud


De leeftijd van bolvormige sterrenhopen

In tegenstelling tot open sterrenhopen zijn bolvormige sterrenhopen constant gravitationeel. Ze kunnen daarom heel erg oud worden. Hoe ouder zo’n sterrenstelsel wordt hoe minder felle sterren deze bevat. Binnen het Herzsprung-Russel diagram veroorzaakt dit een knik en de positie van deze knik bepaald de leeftijd van bolvormige sterrenhopen.


De leeftijd van bolvormige sterrenhopen op basis van deze turn-off points: tussen 13 en 14 miljard jaar oud.


Het heelal dijt uit, wet van Hubble

Door het meten van het lichtspectrum van sterren en sterrenstelsel en hoe dit spectrum verschuift naar het rood (roodverschuiving) weten we dat het heelal waarin we leven steeds groter wordt. Door terug te rekenen kunnen wetenschappers de leeftijd van het heelal bepalen. De leeftijd van het heelal op basis van roodverschuiving is tussen de 13,5 en 13,9 jaar oud.
De achtergrond straling, ofwel de ruis op je tv, kunnen wetenschapers ook aan een zogenaamde spectrum analyse onderwerpen. Men komt dan op een leeftijd van het heelal uit van circa 13,5 tot 14 jaar.

Het heelal is dus niet ‘oneindig’ oud maar tussen de 13,5- en 14 miljard oud.

Klik op onderstaande link voor de powerpoint presentatie van prof.dr. JT (Han) Zuilhof.

Hoe oud is het heelal?

Bronnen:
Presentatie prof.dr. JT (Han) Zuilhof
Bill Bryson – Een kleine geschiedenis van bijna alles

Afdrukken E-mail