Een drietal natuurkundigen heeft de Nobelprijs voor de natuurkunde 2011 gewonnen voor hun bewijs dat het heelal versnelt uitdijt. De fysici deden deze opmerkelijke vondst door de bepaling van de afstand van supernova’s.
Saul Perlmutter van het Lawrence Berkeley National Laboratory zal in december met zijn collega’s Brian Schmidt en Adam Riess de Nobelprijs voor natuurkunde ontvangen. Perlmutter startte in 1988 met zijn Supernova Cosmology Project om de veronderstelde vertraagde uitdijing van het heelal te meten. Met een concurrerend project, High z Supernova Search Team, zaten vanaf 1994 Brian Schmidt en Adam Riess in zijn spoor. De groepen waren verwikkeld in een race.
Het idee was dat door de grote hoeveelheid materie in het heelal de uitdijing zal vertragen. Groot was de verbijstering dan ook, zo vertelde Schmidt telefonisch bij de uitreiking, toen Riess en hij eind jaren negentig gekke resultaten kregen. ‘Te gek om waar te zijn’. Niettemin konden ze geen fouten in hun waarnemingen vinden. De rare resultaten bleken correct te zijn en uiteindelijk publiceerden ze het resultaat.
De vondst dat het heelal versneld uitdijt, bevestigt het idee van Einstein dat het heelal naast materie ook veel energie bevat. Die energie zorgt nu voor versnelde uitdijing
Lichtbakens
Voor hun metingen keken de fysici in hun projecten naar supernova’s van het type Ia. Die ontstaan als een witte dwerg ontploft. Sommige kleinere sterren veranderen aan het einde van het leven in zo’n witte dwerg. Soms kan het zwaartekrachtsveld van zo’n witte dwerg materie aanzuigen van een naburige ster. Als de massa van de witte dwerg 1,4 maal de massa van de zon bedraagt, slaan allerlei fusiereacties binnenin de ster op hol. Wat volgt is een krachtige explosie, een supernova, met een welbepaalde helderheid. Dat zijn een soort lichtbakens, waarbij de helderheid van de supernova een maat voor de afstand is.
Nu zijn dergelijke supernovae zeer zeldzaam. In een sterrenstelsel als de Melkweg ontploft maar een of twee keer per millennium een witte dwerg. Bij de supernovaprojecten maakten de astronomen gebruik van moderne technieken, met onder meer lichtgevoelige chips die duizenden sterrenstels in de gaten hielden. Zo konden ze enkele tientallen van die supernovae waarnemen. Ze ontdekten dat verder terug in de tijd, op een afstand van zes miljard lichtjaar, de supernovae veel zwakker waren dan verwacht. Blijkbaar was hun afstand tot de aarde groter en dat is een bewijs voor een snellere uitdijing van het heelal.
Natuurkundigen zijn doorgaans conservatief, zo benadrukt een van de Zweedse leden van het Nobelcomité bij de bekendmaking, maar desondanks werden de waarnemingen en conclusies van de nieuwe Nobelprijswinnaars na hun publicatie vanaf 1998 al snel geaccepteerd. Andere metingen bevestigden de conclusies. ‘Dit onderzoek vormt een mijlpaal in de natuurkunde, en levert een nieuw begrip van het heelal’.
