Hoe weten we hoe oud het heelal is

De eerste honderdduizenden jaren was het heelal heet en ondoorzichtig. Toen het voldoende was afgekoeld om licht zich vrij te laten voortplanten, verspreidde deze lichtflits zich alle kanten op en werd hij sindsdien samen met de ruimte uitgerekt. Vandaag zien we die als zwakke straling aan de hele hemel.

Daarin zitten kleine rimpelingen: plekken die iets warmer of kouder zijn. De grootte van die plekken hangt af van hoeveel materie het heelal bevat, waaruit die bestaat en hoe snel alles uitdijde. Als je het gemeten patroon in de vergelijkingen invoert, krijg je een reeks parameters, waaronder de ouderdom.

De tweede methode is in principe eenvoudiger: meet hoe snel sterrenstelsels van ons vandaan bewegen en draai de klok terug. Het probleem is dat die snelheid veranderde, dus je hebt ook een model van de samenstelling van het heelal nodig. De metingen worden wel rechtstreeks gedaan, aan de hand van supernova-explosies in verre sterrenstelsels.

De derde methode is helemaal niet afhankelijk van kosmologie. Bij de oudste sterrenhopen kun je de ouderdom schatten aan de hand van welke sterren de hoofdreeks al hebben verlaten. Dat levert een ondergrens op: het heelal is niet jonger dan zijn oudste sterren.

Juist de overeenkomst tussen deze drie onafhankelijke schattingen maakt het resultaat betrouwbaar. Een fout in de ene methode zou niet ook naar voren komen in de twee andere, die heel anders werken.

De uitdijingssnelheid die aan de hand van oude straling is gemeten en dezelfde grootheid die aan de hand van nabije sterrenstelsels is gemeten, verschillen enkele procenten. De afwijking blijft bestaan en kan niet door meetfouten worden verklaard. Daarom wordt ze een spanning genoemd.

Op de ouderdom zelf heeft dit weinig invloed, maar het betekent dat er iets ontbreekt in het model. De besproken mogelijkheden lopen uiteen van niet-meegenomen systematische fouten tot nieuwe natuurkunde. Voorlopig blijft de vraag open, en dat is een normale werktoestand van de wetenschap.