In de kosmische achtergrondstraling, de echo van de Big Bang, komen enorme concentrische cirkels voor. Sporen van voor de Big Bang? Of is er wat anders aan de hand?
Wat is kosmische achtergrondstraling?
De lege ruimte van het heelal is ongeveer drie graden warmer dan het absolute nulpunt. De reden is kosmische achtergrondstraling: een zee van fotonen, lichtdeeltjes, die een overblijfsel zijn van de Big Bang. Vlak na de Big Bang was deze straling onvoorstelbaar heet. Door de uitrekking van het heelal rekten de fotonen mee uit. Hoe uitgerekter een foton is (hoe langer de golflengte is), hoe minder energie. Dus daalde de temperatuur van de achtergrondstraling tot de huidige drie Kelvin (Kelvin is graden Celcius, maar dan gerekend vanaf het absolute nulpunt). Daarom heb je een radio-ontvanger nodig om de achtergrondstraling waar te nemen (een deel van de witte ruis op TV is achtergrondstraling).
Het geboortekaartje van het heelal. Bron: WMAP
Geboortefoto van het heelal
In 1992 is door de radiosatelliet COBE een ‘foto’ gemaakt van de verdeling van alle achtergrondstraling over de hemel die alle kranten haalde. Met de opvolger van COBE, de radiosatelliet WMAP, kon de achtergrondstraling veel nauwkeuriger gemeten worden. Met belangrijke resultaten. Nu weten we bijvoorbeeld dat het heelal 13,7 miljard jaar geleden is ontstaan en dat de eerste sterren zich 200 miljoen jaar na deze datum vormden.
Binnen de ringen zijn de verschillen in temperatuur veel kleiner. Bron: Penrose ex. ArXiv/WMAP
Mysterieuze ringen
Het vereiste de creatieve geest van wiskundige Roger Penrose om hier diepere patronen in te vinden. Daar is hij, kan je wel zeggen, met glans in geslaagd.
Wiskundige variantieanalyse van de waarnemingsdata van WMAP op twee golflengtes, drie en vijf meter, wees uit dat er op verschillende plaatsen in de hemel concentrische ringen voorkomen, ongeveer drie graden in diameter (ter vergelijking: de maan en de zon zijn ongeveer een halve graad breed).
Die ringen hebben weliswaar dezelfde temperatuur als de rest van de achtergrondstraling, daarom werden ze ook niet meteen ontdekt. De verschillen tussen hete en koude plekken binnen de ring zijn echter veel kleiner dan de verschillen daar buiten. De kans dat dit op toeval berust is zes sigma, wiskundig jargon voor: een op de tien miljoen. De kans dat twee van die ringen in elkaar liggen, zoals hier, is nog eens factor tien miljoen kleiner. Vergelijking met een ander experiment, Boomerang98, sloot instrumentfouten uit.
Sporen van voor de Big Bang?
Een Einsteinring. Kan dit Penrose merkwaardige concentrische ringen verklaren?
Penrose denkt dat de sporen zijn kosmologische theorie CCC (conformal cyclic cosmology) bewijzen. Volgens die theorie was er niet één Big Bang maar waren er heel veel. Na elke Big Bang stort het heelal weer in elkaar en explodeert in een nieuwe Big Bang. De ringen zouden dan overblijfsels zijn van galactische superclusters uit een vorig universum.
Dat is uiteraard niet de enige verklaring. Het kan ook om enorme Einsteinringen of vervormingen van dit heelal gaan, waar andere waarnemingen op wijzen.
