Al meer dan 100 jaar worstelen astronomen met een fundamentele vraag: hoe snel dijt het heelal uit? Dit voortdurende debat, dat vaak ‘Het Grote Debat van de Kosmologie’ wordt genoemd, begon in de jaren twintig en gaat nog steeds door, niet vanwege een gebrek aan gegevens, maar vanwege tegenstrijdige metingen en de potentiële behoefte aan geheel nieuwe natuurkunde.
Het eerste grote debat: sterrenstelsels die verder gaan dan de onze
De aanvankelijke botsing kwam voort uit een simpele vraag: waren de zwakke ‘spiraalnevels’ die aan de nachtelijke hemel werden waargenomen eenvoudigweg wolken binnen ons eigen Melkwegstelsel, of waren het volledig afzonderlijke sterrenstelsels buiten het onze? In 1920 voerden Harlow Shapley en Heber Curtis een publiek debat aan de Amerikaanse National Academy of Sciences, waarbij Shapley pleitte voor een relatief klein universum dat wordt gedomineerd door de Melkweg. Curtis wierp tegen dat deze nevels ‘eilanduniversums’ waren – onafhankelijke sterrenstelsels op grote afstanden.
Curtis kreeg gelijk toen Edwin Hubble later bevestigde dat deze nevels in feite sterrenstelsels buiten het onze waren. Deze ontdekking breidde de bekende schaal van het universum op dramatische wijze uit en verschoof van een gelokaliseerd beeld naar een beeld van kosmische onmetelijkheid. Maar zelfs na deze resolutie was het debat over hoe snel het universum uitdijde nog maar net begonnen.
De Hubble-constante en vroege discrepanties
Hubble zelf stelde in 1929 de ‘Hubble-constante’ voor – een getal dat de snelheid van kosmische expansie kwantificeert. Zijn aanvankelijke schatting bedroeg ongeveer 500 kilometer per seconde per megaparsec, wat een jong universum impliceert. Deze waarde bracht echter onmiddellijk een paradox met zich mee: als het waar was, zou het universum jonger zijn dan sommige van de oudste rotsen op aarde, wat onmogelijk was.
In de jaren tachtig vielen astronomen uiteen in twee tegengestelde kampen: Gérard de Vaucouleurs, die voorstander was van een Hubble-constante rond de 100, en Allan Sandage, die pleitte voor een lagere waarde rond de 50. Beiden gebruikten soortgelijke methoden, maar weigerden koppig terrein prijs te geven.
Het Hubble Key Project en hernieuwd conflict
De lancering van de Hubble-ruimtetelescoop in de jaren negentig bracht nieuwe precisie. Wendy Freedman leidde het ‘Hubble Key Project’, waarbij metingen werden verfijnd tot een waarde van ongeveer 72 kilometer per seconde per megaparsec. Een tijdlang leek het erop dat het debat beslecht was, omdat convergerende gegevens in de richting van dit cijfer wezen.
Toch ontstond er begin jaren 2000 een nieuw conflict. Metingen op basis van de kosmische microgolfachtergrond (CMB) – de nagloed van de oerknal – leverden een aanzienlijk lagere waarde op: zo’n 67 kilometer per seconde per megaparsec. Deze discrepantie, bekend als de ‘Hubble-spanning’, is blijven bestaan ondanks steeds nauwkeurigere metingen aan beide kanten.
Het moderne grote debat: een dieper mysterie
Tegenwoordig blijft de Hubble-spanning onopgelost. De twee methoden, lokale afstandsmetingen en CMB-analyse, blijven het oneens zijn. Dit suggereert verschillende mogelijkheden: systematische fouten in een of beide methoden, of de behoefte aan geheel nieuwe natuurkunde die verder gaat dan ons huidige begrip van het universum.
Astronomen onderzoeken nu onafhankelijke methoden, zoals het analyseren van zwaartekrachtgolven en het gebruiken van verschillende soorten sterren om metingen te verfijnen. Het debat woedt voort, niet als een kwestie van simpele onenigheid, maar als een teken dat ons fundamentele begrip van de kosmos mogelijk nog steeds onvolledig is.
De voortdurende zoektocht om de uitdijing van het universum te meten is niet louter een academische oefening; het is een zoektocht naar het meest accurate beeld van de werkelijkheid zelf. Het voortduren van de Hubble-spanning suggereert dat het universum voor verrassingen kan zorgen die veel groter zijn dan we ons momenteel kunnen voorstellen.
