We weten dat het heelal een begin had...
...zo'n 13.8 miljard jaar geleden kwam het tot leven...
...en creëerde zo de enorme kosmos die we nu hebben.
Nu we z'n oorsprong hebben ontdekt...
...hebben we te maken met een andere, net zo fundamentele vraag.
Als het heelal een begin had, en dus geboren werd...
...zal het dan ook sterven...
...of gewoon tot in de eeuwigheid blijven doorgaan?
Want zie je, voor ons al-te-sterfelijke mensen...
...is het lot van het heelal...
...een vraag die onze psyche kenmerkt.
De zoektocht naar het antwoord daarop bracht een revolutie teweeg...
...in ons begrip van de kosmos.
Toch werd recentelijk ontdekt dat het heelal nog...
...vreemder is dan we ons ooit hadden kunnen inbeelden.
Dat leidde tot één van de meest choquerende momenten in de geschiedenis.
Het is de nieuwste omwenteling in een verhaal dat al 100 jaar duurt.
Een tijd van experimenteren en cruciale ontdekkingen...
En daar heb je 't.
Precies zoals Hoyle voorspelde.
...die ons dichter dan ook gedacht...
...bij de kennis van het ultieme lot van het heelal brachten.
De grootte van het heelal is gewoonweg indrukwekkend.
Hoe kan je nou de toekomst voorspellen van iets dat zo uitgestrekt...
...zo complex...
...en zoveel groter is dan wijzelf?
Sinds we deze vraag begonnen te stellen...
...heeft het antwoord altijd op één simpel idee geleund.
Als we alles in kaart zetten en observeren en begrijpen hoe het heelal veranderde...
...en het tot z'n huidige toestand evolueerde vanaf z'n primitieve begin...
...dan kunnen we uitwerken...
...en voorspellen hoe het in de toekomst zal evolueren.
Helaas is het foutje in dat idee...
...dat het heelal op tijdschalen opereert...
...van miljarden jaren.
Wij dus niet.
Om te begrijpen hoe het heelal werkt...
...moeten we verder kijken dan onze gelimiteerde menselijke levensduur.
En in dit geval bleek...
...dat de grootte van het heelal in ons voordeel speelde.
Het heelal is zo groot...
...dat het licht van sommige voorwerpen in de nachtelijke hemel..
...er miljoenen, soms miljarden jaren over deed de aarde te bereiken.
Als we omhoog kijken, kijken we dus naar het verleden...
...naar de oude geschiedenis van het heelal.
Het probleem is dat we enkel een momentopname hebben...
...één complexe en verwarrende foto van die hele geschiedenis.
Het is net als de woorden uit een boek...
...kris kras werden gehusseld en op één pagina werden gepropt.
We moeten dat verhaal bestuderen...
...en leren hoe het te lezen, zodat we kunnen begrijpen wat er gaande is.
Astronomen realiseerden zich dat sterren die geschiedenis mee kunnen ontrafelen.
Als wetenschappers konden uitzoeken hoe sterren veranderen...
...en ze met der tijd evolueren...
...dan kunnen ze ook het grotere geheel begrijpen...
...van hoe het heelal continu verandert.
Een eerste kijk op wat de toekomst in petto kan hebben.
Maar het zou tot midden 20ste eeuw duren tot ze het antwoord hadden.
Het geheim van de sterren achterhalen...
...vereiste één briljant moment van ene Fred Hoyle.
Hoyle was een wiskundige en fysicus...
...één van de beste uit z'n tijd.
Hij was creatief en bedacht gewaagde theorieën.
Hij was dol op problemen...
...want dan kon hij ze oplossen en zich profileren.
In laat jaren 1940 vond hij één van z'n grootste problemen.
Hoyle wou weten waar de elementen vandaan kwamen.
Het vroege heelal bestond voornamelijk uit waterstof en helium...
...de simpelste en lichtste elementen.
Maar we weten dat dat veranderde.
Kijk maar eens rond, dit is geen simpele wereld waarin we leven.
We worden omringd door complexiteit...
...gebouwd uit ingewikkelde elementen zoals de zuurstof dat ik nu adem...
...en het ijzer in ons bloed...
...en natuurlijk de koolstof dat in de bomen en elke cel van m'n lijf zit.
Niemand wist hoe je kon uitleggen...
...hoe het heelal van zoiets simpels...
...dit alles kon worden.
Dit was de vraag van Hoyle.
Hij wist dat kernfusie het antwoord moest hebben.
In kernfusie...
...worden elementen samengesmolten om complexere elementen te maken.
Men wist al dat dat gebeurde in de kern van sterren...
...waarin waterstof samensmolt om zo het complexere helium te vormen.
Hoyle vroeg zich af hoe dat verder kon...
...hoe de helium kernen samen nog ingewikkeldere elementen konden vormen.
Het was een merkwaardig simpel idee.
Hier heb je onze heliumkern.
Als je er twee van samenbrengt...
...dan heb je beryllium...
...een zwaardere, meer ingewikkelde kern.
Voeg je daar een derde heliumkern aan toe, dan krijg je koolstof.
En zo kan je steeds zwaardere en zwaardere elementen bouwen.
Dat klinkt als de perfecte oplossing...
...maar er was een goede reden waarom de vorming van koolstof...
...en dus alle andere elementen zo'n groot mysterie was.
Probleem was dat de natuurkunde zo niet werkte.
Berekeningen toonden dat drie helium kernen niet zomaar wilden samen plakken.
De koolstofkernen die ze vormden waren onstabiel en vielen uiteen.
Als het bij koolstof al mislukte...
...bestond er geen mogelijk andere elementen te maken.
Het was alsof ze telkens tegen een obstakel botsten.
Op typisch stoutmoedige wijze...
...vermeed Hoyle het probleem door een nieuwe vorm van koolstof te voorspellen.
Hij deed een intuïtieve gok.
Hij besloot dat als drie heliumkernen samenkwamen binnenin een ster...
...dat ze koolstof konden vormen met wat meer energie dan normaal.
In deze speciale toestand...
...kon het net lang genoeg intact blijven om stabiel te worden.
Op die manier konden sterren koolstof maken zonder obstakels.
Als hij gelijk had, dan had Hoyle het mysterie opgelost.
De elementen werden gevormd binnenin de sterren.
Maar er stond meer op het spel.
Hoyle realiseerde dat z'n theorie kon onthullen hoe sterren veranderen.
Het heelal dat we zien is uit sterren gemaakt, en het kon..
...een krachtig middel zijn om de toekomst van het heelal te voorspellen.
Daar...
Astronomen waren toen al sterren aan het groeperen...
...aan de hand van grootte, kleur en felheid...
...en zetten die op een kaart...
...ook wel gekend als het Hertzspring-Russell diagram.
Hier hebben we dus dat diagram.
Hier heb je grootte en helderheid...
...dat gaat van groot en fel tot klein en dof.
In deze richting heb je kleur en temperatuur...
...zeer hete blauwe sterren en beneden koelere rode sterren.
De meeste gemiddelde sterren...
...vallen centraal in het diagram...
...met een groep reuzen bovenaan en kleine dwergsterren onderaan.
Astronomen konden patronen zien...
...maar konden de betekenis niet achterhalen...
...tot Hoyle z'n theorie...
...een nieuwe manier van kijken naar het diagram aanbood...
...eentje die de levensloop van een ster zou kunnen beschrijven.
Laten we onze eigen zon nemen.
Op dit ogenblik zit die middenin dit diagram...
...en brandt die vrolijk waterstof om tot helium.
Maar als Hoyle gelijk had, dan zal die als de waterstof op is...
...helium beginnen fuseren om zwaardere elementen te maken.
Op dat ogenblik zal een dramatische transformatie plaatsvinden...
...want in plaats van naar beneden te gaan op het diagram...
...zal het meermaals vergroten...
...en zich bij de grote rode reuzen gaan voegen.
In die fase zal het helium beginnen branden om zwaardere elementen...
...te maken en uiteindelijk koolstof produceren.
Op dat punt, als de nucleaire vloeistof op is...
...zal het z'n laatste transformatie meemaken.
Het merendeel van z'n buitenste laag gaat weg...
...en dan resteert er nog een klein wit hoopje as.
Iedere ster volgt z'n eigen route in dit diagram.
Hoyles theorie gaf aan hoe je de evolutie van een ster kon volgen...
...dankzij de plotse ontsteking van een nieuwe fase in elementvorming.
Hier was het antwoord op het mysterie van de elementen...
...de levenscyclus van de sterren...
...en de toekomst van het heelal...
...allemaal dankzij Hoyles nieuwe koolstoftoestand.
Er was maar één probleem.
Niemand had ooit die speciale toestand gezien...
...niet in het spectrum van de sterren, noch op aarde...
...of in een labo experiment.
Die kon evengoed niet bestaan...
...en zonder die koolstof zou de theorie ongeldig zijn.
Het volgende is het bewijs van Hoyles genie...
...en z'n bijna dwaze koppigheid.
In de jaren 1950...
...ging Hoyle voor Caltech werken.
Zij hadden één van de weinige deeltjesversnellers...
...die destijds bestonden.
Hoyle wou die gebruiken om z'n koolstof te maken.
Ze waren niet zo dol op dat idee.
Hier was een onbekende Brit die hun nieuwe machine wou gebruiken...
...om iets te bevestigen dat hij verzonnen had.
Net als Hoyle ben ik een theoreticus.
Experimentele fysica is een andere wereld...
...een ander gebied van expertise.
Maar Hoyle had vertrouwen en lef...
...om het laboratorium in te gaan...
...zonder toestemming van de directeur...
...om te eisen dat ze hun huidige onderzoek opgaven...
...zodat ze zijn ingewikkeld experiment konden uitvoeren...
...om te zoeken naar iets wat mogelijk niet eens bestond.
Daar zou ik nooit het lef voor hebben.
Hoyle bleef ze lastigvallen...
...en zei dat het een cruciale en beroemde ontdekking zou zijn.
Ze gaven eindelijk toe. De zoektocht ging van start.
Vandaag doe ik het experiment opnieuw na.
Het plan was om een doelelement te raken met een deeltjesbundel...
...om te zien of dat de toestand van koolstof zou maken.
Ik heb m'n collega's bij me...
...Tzany en Robin, om me te helpen.
Ons doelwit zal in het midden van de reactiekamer worden gehouden.
We zoeken een zeer specifiek signaal...
...dat op deze detectors zal verschijnen.
Als die koolstoftoestand bestaat...
...dan zou die volgens Hoyle verschijnen als energiepiek van...
...zo'n 7.7 miljoen volt...
...de vingerafdruk van deze speciale toestand voor koolstof.
Wij gaan op zoek naar diezelfde piek.
Tijd om de ruimte...
...en de radiatiedeuren te sluiten...
...om zelf uit te zoeken wat er gebeurde.
Dit is het controlepaneel en ze lieten mij, een theoreticus, binnen...
...om het in gang te zetten.
Het eerste wat ik doe is de straal aanzetten.
Ik richt vervolgens die straal op het doel.
De deeltjes slaan nu in op het doelwit.
Terug in de jaren 50 was dit Hoyles moment van de waarheid.
De resultaten komen nu binnen...
...en dit paneel is het belangrijkst.
Als Hoyle gelijk had...
...dan zag je de energiepiek hier.
Ze zouden dan een piek in de energie verwachten.
En daar heb je het.
Precies zoals Hoyle voorspelde.
Dit experiment werd zo'n 60 jaar geleden uitgevoerd...
...en ze waren verbaasd om te zien dat Hoyle gelijk had.
Het is nogal ongelofelijk dat hij een vermoeden had...
...z'n collega's kon overtuigen te experimenteren en gelijk had.
Hij had ook gelijk over de roem.
De directeur van het labo...
...kreeg de Nobelprijs voor de ontdekking.
Maar Hoyle kreeg niks.
Ze publiceerden hun bevindingen in één...
...van de beroemdste wetenschappelijke publicaties.
Op de cover stond...
...een Shakespeare quote uit King Lear, die zeer gepast was...
'Het zijn de sterren, de sterren boven ons die ons bepalen.'
Het was het bewijs van die koolstoftoestand...
...dat binnenin de sterren...
...alle elementen zitten die de wereld rondom ons maken...
...inclusief onszelf.
En met die ontdekking...
...kregen we begrip op de levenscyclus van sterren.
We konden nu beginnen begrijpen hoe het heelal met der tijd verandert...
...zowel nu als in de toekomst.
Hier was de basis om de toekomst te voorzien...
...en één duidelijke voorspelling voor het einde van het heelal werd gemaakt.
Waterstof en helium vormden aanvankelijk de sterren...
...en deze elementen werden verbruikt door ouder wordende sterren...
...waarbij ze gezamenlijk zwaardere elementen creëerden.
De logische conclusie was verontrustend.
Na een ontzettend lange tijd...
...zouden de sterren al het bestaande waterstof en helium opgebruiken.
Geen nieuwe sterren zouden zich vormen...
...en bestaande sterren zouden uiteindelijk sterven.
Het heelal zou donker worden.
Alles dat voor ons van belang is...
...het licht en leven gecreëerd door die sterren...
...het heelal, zou allemaal ophouden met bestaan.
Maar er was een andere mogelijkheid, eentje die zou...
...plaatsvinden lang voordat de sterren geen brandstof meer hadden.
Een lotsbestemming met betrekking tot de fundamentele kracht in het heelal...
...zwaartekracht.
Het potentieel van zwaartekracht om het einde van het heelal te kenmerken...
...werd eerst opgemerkt door één van de onbekende helden der wetenschap.
Amper gekend en toch zouden z'n metingen...
...ons begrip op het heelal transformeren.
Vroeg 1900 kwam astronomie in z'n gouden tijdperk terecht...
...dankzij krachtigere telescopen.
Eén van de grootste doelwitten waren de nevels.
Nevels zijn vegen en lichtspiralen die tussen de sterren in zitten.
Er was weinig kennis over die mysterieuze objecten.
Dus wilden astronomen zo veel mogelijk erover weten.
Slipher was voornamelijk geïnteresseerd in één aspect van die nevels...
...hun beweging.
Hij koos één van de bekendste als doelwit: Andromeda.
Slipher wou als eerste meten hoe snel zo'n nevel bewoog.
Z'n probleem was dat hij niet...
...over de beste telescoop beschikte.
Maar hij had één voordeel ten opzichte van z'n collega's.
Hij was een geweldig astronoom.
Deze telescoop is dezelfde grootte als die van Slipher.
Het had een spiegel van 60cm...
...maar Slipher zou graag zoiets als dit in handen hebben gehad.
Hij moest een spectrum bekomen.
Dat houdt in dat het licht van die nevels opgesplitst wordt...
...in verschillende golflengtes...
...de kleuren waaruit het gemaakt is.
Hij gebruikte vast een diffractierooster zoals dit...
...ik kan zien dat het licht reflecteert...
...en het geeft me alle kleuren van de regenboog.
Slipher was maakte zich druk om het feit dat hij genoeg licht moest verzamelen...
...om een bruikbaar spectrum te bekomen...
...en nevels zijn nogal dof.
Hij was bang dat genoeg licht met z'n telescoop opvangen...
...onmogelijk zou zijn.
Hij is misschien maar even groot...
...maar deze moderne telescoop kan Andromedas spectrum opvangen...
...binnen enkele minuten.
Met zijn telescoop...
...had Slipher 14 uur nodig om één spectrum te produceren...
...twee dagen ruggenbrekend werk...
...zeven uur elke nacht constant die telescoop aanpassen...
...zodat die naar Andromeda bleef wijzen.
Slipher wou weten hoe Andromeda bewoog...
...en daarvoor had hij niet enkel dat lichtspectrum nodig...
...maar ook absorptielijnen.
Er zijn discrete openingen in het spectrum, zoals deze.
De absorptielijnen zouden altijd op dezelfde plaats moeten zijn...
...als het doel zich niet beweegt.
Als ze aan de rechterkant, naar het rode eind van het spectrum schuiven...
...wil dat zeggen dat de bron zich van ons weg beweegt.
Gaan ze echter naar links, naar het blauwe eind van het spectrum...
...dan komt die naar ons toe.
Na twee dagen observeren...
...was Slipher klaar om z'n foto te ontwikkelen...
...hij kreeg niet zoiets moois en afgewerkt als dit...
...maar hij kreeg z'n beeldopname.
Dit is uitvergroot.
Wat hij had was in feite veel kleiner dan dit...
...en niet eens deze lijnen, boven en beneden.
Hij had een vuile veeg in het midden.
Dat was Andromedas spectrum.
Je kan denken dat hij faalde...
...en dat er niks bruikbaars was.
Zijn meting was niet alleen betekenisvol...
...hij kon ook aantonen dat Andromeda blauw was...
...en op ons af kwam.
Hij berekende dat de nevel aan...
...zo'n 300 km per seconde op ons af kwam...
...wat overeenkomt met hedendaagse berekeningen.
Slipher had het gedaan...
...hij had de snelheid van een nevel gemeten...
...zijn vastberadenheid overkwam de beperkingen van z'n telescoop.
Toen hij z'n resultaten presenteerde tijdens een astronomie bijeenkomst...
...in 1914 kreeg hij staande ovatie.
Het is vaak gemakkelijk te vergeten hoe belangrijk mensen zoals Slipher zijn...
...en dat wetenschappelijke doorbraken...
...niet altijd rond grote ideeën en mooie theorieën draaien.
Ze zijn vaak afhankelijk van mensen...
...die uiterst bedreven zijn in het observeren van de natuurlijke wereld.
We weten dat de Andromedanevel feitelijk een sterrenstelsel is...
...zoals onze eigen Melkweg.
Het is de beweging van Andromeda...
...die kan aantonen hoe zwaartekracht het lot van het heelal beïnvloedt.
Sinds de oerknal dijt het heelal uiteen.
Bijgevolg gaan de meeste sterrenstelsels eigenlijk uiteen.
Toen ze eerst werden gevormd...
...was dat ook zo voor Andromeda en de Melkweg...
...tot de zwaartekracht te werk ging.
Zwaartekracht trekt Andromeda en onze eigen Melkweg...
...naar elkaar toe.
De vraag is...
...of ik dit trucje hier kan nabootsen...
...en of dat betekent dat hetzelfde in het heelal kan gebeuren?
Als zwaartekracht de uitdijing kon tegenhouden voor sterren opbranden...
...zou ons heelal imploderen.
Het zou eindigen in een 'Big Crunch'.
Als zwaartekracht zou falen, dan zou het heelal blijven uitdijen...
...lang nadat de laatste ster gestorven is.
Alles hing af van één factor...
...die voorspeld werd aan de hand van Einsteins relativiteitstheorie.
De algemene relativiteitstheorie onthulde...
...dat er twee zeer verschillende toekomsten voor het heelal waren.
Ze waren zelfs in staat om te berekenen...
...wat de grens tussen die twee scenario's was.
Ook wel bekend als de Friedmannvergelijking.
Deze vergelijking was in feite een drempel...
...gebaseerd op hoeveel materie en energie...
...er in het heelal aanwezig was.
Als het totaal boven de vergelijking zat...
...dan zou de zwaartekracht alles terug samentrekken...
...in een Big Crunch.
Als het totaal eronder zat...
...zou het heelal eeuwig uitdijen.
Het lot van het heelal hing dus af van één simpele vraag.
In wat voor heelal leven we...
...één boven of onder het aantal van de vergelijking zit?
Dat kon uitgezocht worden door de uitbreiding van het heelal te bekijken.
Als het heelal...
...op weg was naar instorting...
...dan zou die uitbreiding moeten vertragen.
Astronomen begonnen aan een manier te werken...
...die kon meten hoe de uitbreiding van het heelal aan het veranderen was.
Ze waren vol zelfvertrouwen...
...tot een doctoraatsstudente genaamd Beatrice Tinsley...
...één fatale fout ontdekte.
Tinsley, gekend als 'Little Beetle' bij vrienden en familie...
...was een zeer getalenteerd muzikante. Ze had pro kunnen worden.
Maar ze besloot zich te wijden aan haar andere passie...
...namelijk astrofysica.
Daar blonk ze ook in uit.
Maar een academische loopbaan in de jaren 60 als vrouw was niet simpel...
...en haar instituut, de Universiteit van Texas...
...leek vastbesloten haar genie te negeren.
Desondanks haalde ze haar doctoraat...
...binnen de helft van de gebruikelijke tijd.
En dat doctoraat voorspelde problemen voor die expansiesnelheid berekeningen.
Het plan was om te meten hoe sterrenstelsels zich bewegen...
...op verschillende afstanden van aarde...
...en dus op verschillende punten in het verleden.
Hoe hun beweging veranderde...
...zou onthullen hoe de uitbreiding van het heelal veranderde.
Die beweging meten lag relatief voor de hand.
Het probleem lag in het meten van de afstand.
In onze alledaagse wereld zijn we omringd door visuele aanwijzingen...
...die ons een idee van de afstand en grootte geven.
Maar in het heelal is dat moeilijker te bepalen.
Dus gingen astronomen voor iets ongebruikelijks: licht zelf.
Licht is misschien geen voor de hand liggend meetlint...
...maar hier leek het ideaal.
Dit hangt af van een simpel principe.
Hoe fel het licht is hangt af van hoe dicht ik er bij sta.
Dus als ik dichtbij ben...
...krijgen m'n ogen veel licht binnen en lijkt het fel.
Maar als ik terugstap...
...heeft het licht meer kans uit te spreiden...
...en komt het minder in m'n ogen terecht en lijkt het doffer.
Deze verandering in helderheid...
...volg een zeer precieze mathematische relatie.
En ik kan die gebruiken om afstand te berekenen.
Als ik het verschil in helderheid tussen een licht naast me meet...
Tweeëntwintig.
...en eentje verder weg...
Zo'n 1.5.
Ik weet niet of je dat kan zien, het is nogal donker.
...dan kan ik berekenen hoe ver weg het licht is.
Nu moet ik die twee nummers delen...
...en het is grofweg zo'n 150.
Nu moet ik de vierkantswortel nemen.
Dus de vierkantswortel van 150...
...en da's ongeveer 12. Net iets erover.
12.2 meter.
Juist.
Nu om het te controleren.
Dit principe werd door astronomen gebruikt...
...om de afstand tussen sterrenstelsels te meten.
Hier heb ik dus 11.5 meter.
Da's een beetje minder dan de 12 die ik berekende, maar goed genoeg.
Daar ben ik blij om.
Maar deze techniek werkt enkel als je weet hoe fel het object moet zijn...
...zodat je kan meten hoe die felheid is veranderd...
...en da's mogelijk de Achillespees voor astronomen.
Ze waren bezig sterrenstelsels op verschillende afstanden...
...te meten op verschillende momenten in het leven van het heelal.
Dit betekent dat sterrenstelsels verschilden in leeftijd...
...met soms miljarden jaren verschil.
Om te zorgen dat de berekeningen werkten...
...moesten ze veronderstellen dat de sterrenstelsels...
...met dezelfde felheid schenen.
Met andere woorden, de felheid van een sterrenstelsel verandert nooit.
Maar volgens Beatrice Tinsley...
...zat er een fundamentele fout in die gedachte.
Tinsley was gefascineerd door de levenscyclus van sterren...
...en hoe ze doorheen hun levensloop veranderden.
Haar doctoraat ging over het effect daarvan...
...op de felheid van sterrenstelsels.
Volgens Tinsley was het duidelijk dat als sterren een levenscyclus hebben...
...waarin hun uiterlijk en hun felheid verandert...
...en omdat sterrenstelsels uit sterren bestaan...
...ook die stelsels naargelang minder fel zouden worden.
Tinsleys bevindingen brachten heel wat teweeg.
"Een tastbaar gevoel van paniek"...
zo beschreef één astronoom het...
...en ze werden onmiddellijk uitgedaagd.
Er was namelijk veel tijd en geld...
...gestoken in die uitbreidingsmetingen...
...en hier had je een jonge doctoraatsstudente...
...en vrouw, die het in vraag stelde.
Toch kon haar logica niet betwist worden...
...en vier jaar later werd het geaccepteerd.
Dus moesten ze terug naar de tekentafel.
Een nieuwe manier was nodig om te testen of het heelal...
...zou imploderen of blijven uitdijen.
Er was een andere, meer directe oplossing.
Eén duidelijke manier om dat te doen...
...is tellen hoeveel spul er daarbuiten is.
Dat lijkt simpel maar is moeilijk.
In zo'n groot heelal, hoe is het mogelijk om...
...alle sterren en sterrenstelsels te tellen?
Dat is bijna onmogelijk.
Dus verkleinden de astronomen het heelal een beetje.
Ze namen een gemiddeld cijfer van één klein deeltje...
...en vermenigvuldigden dat.
Ze konden dit doen...
...dankzij één uniek kenmerk van het heelal.
Zover we weten is het heelal...
...hetzelfde in elke richting.
Een astronoom hier op aarde die naar de ruimte kijkt...
...zal ongeveer hetzelfde zicht hebben...
...als een alien op een planeet duizenden lichtjaren weg die...
...in een totaal andere richting kijkt.
Dat is de reden waarom een klein deel van het heelal meten...
...ons een nauwkeurig idee geeft van hoeveel er in het algemeen is.
Ze keken naar die gemiddelden...
...en kwamen zo aan een totaal van massa en energie in het heelal.
De resultaten verrasten iedereen.
Ze suggereerden allemaal dat het heelal ver beneden die kritieke dichtheid zat.
De beste schatting suggereerde dat het heelal zo weinig massa had...
...dat die dichtheid maar een klein onderdeel was.
Als dat klopte...
...was het onmogelijk dat het heelal zou imploderen.
Maar er was een probleem met die eerste schatting...
...en hoe dicht het heelal zat bij die kritieke dichtheid.
De resultaten waren zo laag dat het geen steek hield.
Mag ik een koffie, alsjeblieft?
Ons heelal heeft duidelijk veel materie, massa en energie.
Ze domineren onze wereld. Het is onze wereld.
Deze bevindingen gaven een beeld van het heelal...
...dat vervreemd was van onze alledaagse ervaringen...
...en het valt te begrijpen...
...dat het moeilijk te accepteren was.
Daarenboven leken die schattingen in tegenstrijd met het heelal zelf te zijn.
De misrekening werd ontdekt...
...toen het heelal op onvoorziene wijze in kaart werd gebracht...
...door Margaret Geller van Harvard.
Wat Geller en haar team deden was een sneetje van het heelal...
...van zo'n 500 miljoen lichtjaar lang en zo'n 300 miljoen lichtjaar breed nemen.
Dat was nog steeds een splinter van het zichtbare heelal.
Ze observeerden zoveel sterrenstelsels als mogelijk was...
...en bekeken de afstand.
Elk van deze stippen is een individueel sterrenstelsel.
Er zijn er meer dan duizend.
Iedereen was verbaasd om het patroon dat ze zagen.
Het had net de structuur van een honinggraat.
Iedereen veronderstelde eerst...
...dat sterrenstelsels lukraak doorheen het heelal verspreid zouden zijn.
Voor het eerst was er bewijs...
...dat het heelal een structuur had.
En centraal hierin was...
...de trekking van zwaartekracht.
Sinds het begin der tijden...
...trok de zwaartekracht alles bijeen.
Eerst in gaswolken...
...die dan samen sterrenstelsels werden.
Die werden vervolgens clusters...
...die vervolgens superclusters werden.
Het lijkt wel een kunstwerk.
Deze superclusters worden allemaal samengevoegd...
...door draden van stof en gas...
...allemaal onder invloed van dezelfde niet-te-ontsnappen trekkingskracht.
Mijn heelal stortte zonet ineen.
We zien duidelijk dat het door de hand van de zwaartekracht komt...
...die de vorm en structuur van het heelal beïnvloedt...
...op kosmische schaal.
Nee, ik kan beter dan dat.
Het probleem was dat de schattingen van materie in het heelal zo klein waren...
En openen maar.
...dat het heelal ver beneden die kritieke dichtheid zat...
...wat zou betekenen dat die grote structuren zich niet kunnen vormen.
Dat vind ik niet leuk.
Volgens die cijfers zou het heelal dat we kennen niet kunnen bestaan.
Wat een rot universum.
Er moest iets bij de tellingen ontbreken...
...maar wat was het...
...en wat zou het betekenen voor die kritieke dichtheid...
...en het lot van het heelal?
Eén van de meest controversiële wetenschappers uit de 20ste eeuw...
...vond de eerste aanwijzing.
Zwicky was een excentriekeling maar briljant wetenschapper...
...die soms naar z'n collega's verwees als...
...'bolvormige bastaards'...
...en dat is zo'n beetje iedereen.
Zelfs diegenen die een hekel aan hem...
...hadden moesten toegeven dat hij briljant werk leverde.
Zwicky onderzocht ook clusters...
...en het zou hem tot een merkwaardige ontdekking leiden.
Dit is een cluster sterrenstelsels.
Het heet Abell 1689.
Elk van deze gele puntjes is een deel van het cluster.
Het is ongelofelijk dat...
...het allemaal sterrenstelsels op zich zijn.
Het geeft je een indruk van hoe nietig alles is.
Zwicky was gefascineerd door wat deze clusters samenhield.
Het antwoord moest natuurlijk zwaartekracht zijn.
Beeld je in dat deze knikkers individuele sterrenstelsels zijn...
...die in chaotische banen rond het centrum bewegen.
Maar geen één beweegt snel genoeg...
...om zich te kunnen losbreken van die cluster.
Zwicky kon hun snelheid gebruiken...
...om de zwaartekracht te berekenen die hen op hun plaats hield.
De sterkte van die zwaartekracht zou hem duidelijk maken...
...hoeveel materie er binnenin die cluster zat.
Dat is waar dingen vreemd werden...
...want de sterrenstelsels bewogen aan topsnelheden.
De zwaartekracht die nodig was om...
...al deze racende stelsels in de cluster te houden...
...had meer massa nodig dan hij kon waarnemen.
En het was geen klein verschil.
Hij had honderdmaal meer massa nodig...
...dan waargenomen kon worden.
Zwicky noemde die mysterieuze massa 'Donkere Materie'.
Hier had je een goede kandidaat voor de vermiste massa in het heelal.
Maar om te weten of dat het heelal boven of onder de kritieke dichtheid bracht...
...moesten ze één groot probleem oplossen.
Hoe bestudeer je iets als er geen manier bestaat het te detecteren?
Het antwoord had te maken met een ontdekking die hier werd gedaan...
...in het Jodrell Bank Observatorium.
Deze schotel is de Bernard Lovell Radio Telescoop...
...en in 1973 nam die iets waar wat nog nooit gezien werd.
Rond die tijd onderzocht het verre, felle objecten genaamd...
...quasars.
Halfweg detecteerden ze iets ongewoons.
Ik kwam vandaag hierheen om te kijken naar wat ze zagen...
...ditmaal gebruik ik niet enkel de telescoop hier...
...maar ook radiotelescopen doorheen het land.
Hier zijn we dan, in de controlekamer...
...met een mooi uitzicht op de Lovell Telescoop.
Op deze schermen...
...zien we live gegevens van verschillende telescopen.
Eén van hen, de Mark 2, is een radio telescoop hier...
...maar de rest is verspreid door heel het land...
...allemaal gelinkt door een optisch fibernet dat naar deze computer leidt.
Hoe langer je iets observeert...
...hoe beter de kwaliteit van de foto...
...en na 50 uren observatie krijg je dit dan.
Dit is hetzelfde beeld van 40 jaar terug...
...ze tonen twee felle quasars.
Dit is niet de eerste keer dat quasars werden waargenomen...
...maar wel de eerste keer zo dicht opeen...
...alsof ze een paar vormden.
Een paar was iets nieuws.
Ze begonnen zoveel mogelijk informatie over hen te verzamelen...
...door hun spectrums te meten...
...de unieke vingerafdruk van hun licht.
Hier zijn de spectrums van beide quasars.
Op het eerste zicht lijken ze nogal op elkaar.
Meer zelfs.
Toen ze voor het eerst gemeten werden waren ze beide rood...
...met exact dezelfde golflengtes.
Kijk naar de pieken hier.
Ze vallen op dezelfde golflengtes.
Ze leken zo gelijk dat ze dachten een fout gemaakt te hebben...
...en ze tweemaal hetzelfde object hadden bekeken.
Maar dat was niet zo.
Er was dus maar één mogelijkheid.
Ze dachten twee verschillende quasars te hebben...
...maar het was er in feite maar ééntje...
...die in twee beelden was gespleten...
...door astronomische dubbelvisie.
Er was een theorie die dat kon verklaren...
...een vreemd effect dat voorspeld was door Einstein.
Zwaartekrachtlens.
Als je door deze lens kijkt...
...dan zie je dat alles vervormd is.
Dit bizarre effect...
...ontstaat doordat licht beweegt door verschillende glasdiktes...
...het buigt dus en geeft een vervormd beeld.
Einstein had gezegd dat materie zich ook in de ruimte vervormd...
...waardoor de structuur van het heelal zich ook aanpast.
Terwijl licht zich door de ruimte beweegt...
...met hoge concentraties van materie...
...zal het zich buigen zoals het doet alsof het door deze lens gaat...
...waardoor gelijkaardige visuele trucjes ontstaan.
Hoeveel het licht gebogen wordt...
...hangt af van hoeveel de ruimte vervormd wordt...
...en dat is afhankelijk van de hoeveelheid massa.
Tussen de quasar en de telescopen moet er veel massa zijn...
...die het licht zoveel buigt dat het beeld zich splitst...
...waardoor het lijkt alsof er twee quasars zijn.
Hier heb je de dader, of toch gedeeltelijk.
Deze vlek hier is één sterrenstelsel te midden van een cluster...
...die tussen ons en de quasar in zit.
Dit is dus geen kleine massa...
...maar honderden sterrenstelsels met elk miljarden sterren.
Gezamenlijk buigen ze het licht van de quasar...
...om ons dat dubbel beeld te geven.
Dat dubbele beeld was cruciaal in de studie naar donkere materie.
Zelfs al die massa en materie in dat sterrencluster...
...was onvoldoende om het licht zo te verbuigen.
Je had daarvoor Zwicky's mysterieuze donkere materie nodig...
...en een voorzichtige analyse van hoeveel licht er werd verbogen...
...zou kunnen wijzen naar waar die donkere materie zich bevond.
Je krijgt dan een kaart.
In het centrum heb je normale materie...
...maar daarrond, veel verder uitgestrekt...
...hier in het rood gekleurd, heb je de donkere materie.
Kijk hoe ver zich dat uitspreidt.
Het laat de normale materie niks lijken.
Zwicky's materie werd bewezen door een kosmische optische illusie.
Het kon niet onthullen wat donkere materie was...
...maar het in kaart brengen zoals dat op Jodrell nog gebeurt...
...gaf wel een idee hoeveel er daarbuiten is...
...en het leek meer te zijn dan gewone materie.
Maar was het genoeg om het heelal naar de kritieke dichtheid te brengen?
Ook al leek er meer donkere materie te zijn...
...toch leek het heelal enorm beneden die kritieke dichtheid te liggen.
Maar dit was nog lang niet het einde.
De ontdekking van donkere materie...
...had de wetenschappelijke gemeenschap totaal verrast.
Uitzoeken hoe dicht het heelal was tot kritieke dichtheid...
...veroorzaakte meer vragen dan antwoorden.
Een choquerende nieuwe ontdekking...
...die initieel had beloofd het uiteindelijke lot van het heelal...
...te ontdekken bracht de fysica in een crisis.
Tijdens de jaren 90 maakten deze telescopen onderdeel uit van een...
...internationaal project dat het lot van het heelal wou ontdekken.
Ze gebruikten een nieuwe techniek om...
...te kijken naar hoe de uitbreiding van het heelal was verlopen.
Ik kom die telescoop, de GTC, gebruiken...
...om het object dat aan de oorsprong van die studies lag te bestuderen.
Je kan zien dat deze grote telescoop een spiegel achterop heeft en we gaan...
...ermee naar een supernova kijken.
De explosieve dood van een ster.
Het licht dat ons bereikt van die epische gebeurtenissen...
...vormt de oplossing om te weten hoe het heelal zich uitgebreid heeft...
...en mogelijk ook om te weten wat er in de toekomst mee kan gebeuren.
Om de uitbreiding te meten...
...waren onderzoekers geïnteresseerd in een bepaald type supernova.
Ons doelwit vanavond is van dezelfde klasse als de supernova...
...die zij zochten, een type Ia.
Wat zo'n type supernova nuttig maakt...
...is dat toen ze geboren werden...
...ze een intense lichtpiek creëerden.
De ster zou kort feller schijnen dan al wat zich in z'n sterrenstelsel bevond.
Niet enkel dat, maar dit type geeft...
...telkens dezelfde felheid af.
Je kon ze dus niet enkel zien...
...van lange afstanden in ver gelegen stelsels...
...maar je kon ook uitrekenen hoe ver verwijderd ze precies waren.
Dus als ze er genoeg konden vinden...
...dan konden ze de staat van het heelal testen...
...op verschillende afstanden en ogenblikken..
Vanavond is astronoom David Alvarez...
...gefixeerd op de recent ontdekte type Ia supernova.
David, dit is erg spannend. Heb je de supernova?
Dit is een afbeelding van de supernova.
Dat ding daar? -Dat ding daar.
Kun je erop inzoomen?
Ja, en dan kan je het felle lichtpuntje zien.
En de rest is het sterrenstelsel?
De rest van het licht dat je kan zien is het sterrenstelsel van de supernova.
Het is geweldig.
Hier heb je een stelsel met honderden miljarden sterren...
...maar die ene ontploffende schijnt feller...
...dan al de rest bijeen.
Weet je hoever die verwijderd is?
Heb je de afstand gemeten?
Ja, de supernova is zo'n acht miljard lichtjaren weg.
Zowel de afstand...
...als het spectrum van de supernova zijn cruciaal.
De astronomen hebben het lichtspectrum nodig...
...omdat het hen een roodverschuiving geeft.
Terwijl het licht afreist van de supernova naar de aarde toe...
...dijt het heelal zich uit.
De ruimte waar het licht doorheen reist rekt zich uit...
...en dus rekt het licht zich ook uit.
De golflengtes worden langer.
Als het licht de supernova op een bepaalde golflengte verlaat...
...een bepaalde kleur...
...wanneer die wordt waargenomen door ons...
...heeft het een langere golflengte.
Het is gekeerd naar het rode einde van het spectrum, een roodverschuiving.
Als je de roodverschuiving kan waarnemen...
...kun je uitzoeken hoeveel de ruimte zich heeft uitgebreid in die tijd.
Het geeft ons grip op hoe groot het heelal is geworden.
Het meten van die roodverschuivingen op grotere afstanden...
...brengt ons feitelijk nog meer terug in de tijd...
...en zou een idee kunnen geven...
...over hoe de uitbreiding van het heelal aan het veranderen was.
Astronomen waren ervan overtuigd dat de zwaartekracht...
...die uitbreiding had vertraagd.
De vraag was hoeveel.
Door afstand in kaart te brengen...
...ten opzichte van die roodverschuiving...
...konden ze eindelijk de vraag beantwoorden.
Als we ons inbeelden dat het heelal zich altijd uitbreidde...
...aan dezelfde snelheid als nu.
Krijg je een simpele lijn.
Maar astronomen wisten dat dit niet correct was...
...omdat zwaartekracht er een rem op zet.
Dus de uitbreiding van het heelal zou moeten vertragen...
...en als het zich nu trager uitbreidt...
...dan zou dat in het verleden sneller moeten gebeurd zijn.
Een meer uitgerekte ruimte zou een grotere roodverschuiving betekenen.
Maar wat betekent dat voor de supernova?
We weten dat het acht miljard lichtjaren verwijderd was...
...dus we weten dat het niet exact op deze lijn zou vallen...
...wat correspondeert aan een verschuiving van 0,49.
Het zou misschien hier moeten zitten, groter dan een verschuiving van 0,5.
Dit betekent dat de lijn naar beneden zou moeten buigen.
En de vorm van die curve...
...zou hun zeggen...
...in welke mate zwaartekracht de uitbreiding van het heelal vertraagt.
Dat zou het lot van het heelal duidelijk maken.
David, heb je het spectrum klaar?
Ja, we hebben het.
Ik toon het je.
Dit is de meting van de verschuiving.
Dus wat heb je daarvoor gemeten?
In dit geval een 0,47.
Een 0,47?
Dan bevindt het zich aan deze kant.
Het is dus niet zo'n grote verschuiving, maar eerder klein.
Fascinerend, want het is exact wat ze zagen...
geen grote roodverschuivingen maar kleinere.
En ze ontdekten het keer op keer en dat kon maar één verklaring hebben.
Die kleine verschuivingen betekenden dat het heelal zich vroeger...
...trager uitbreidde dan nu.
Met andere woorden, in plaats van te vertragen...
...dijt het heelal zich juist sneller uit.
Het werd duidelijker naarmate meer supernova's in kaart werden gebracht.
Voor de eerste miljarden jaren na de oerknal...
...leek het als of de uitbreiding vertraagde zoals verwacht.
Maar dat veranderde...
...en de uitbreiding begon te versnellen.
Het is moeilijk uit te leggen wat voor een schok dit was.
Destijds wist iedereen...
...dat de uitbreiding van het heelal moest vertragen.
Of het nu zou vertragen en stoppen en imploderen...
...was niet duidelijk...
...maar vertragen zou het.
De zwaartekracht moest er toch de rem opzetten?
Maar dat deed het niet.
Zo'n zes miljard jaar geleden begon de uitbreiding te versnellen.
Er was duidelijk iets nieuw en onverwachts...
...gaande in het heelal.
Iets waar de wetenschap geen antwoord voor had.
Iets dat die versnelde uitbreiding van het heelal forceerde.
Het raakte bekend als donkere energie.
De beste schatting stelt voor...
...dat het heelal voor zo'n 70% uit donkere energie bestaat.
Dat betekent dat het heelal niet zal imploderen of eindigen in Big Crunch.
Donkere materie zal in plaats van zwaartekracht...
...het ultieme lot van het heelal bepalen.
Donkere energie trekt het heelal uiteen.
Maar dat blijft niet eeuwig duren.
Donkere materie dwingt het heelal om zich steeds sneller uiteen te rukken.
Sterrenstelsels zullen zo ver...
...van elkaar verwijderd zijn dat ze elkaars licht niet ontvangen.
Ze zullen allen eindigen...
...als een solitair eiland van sterren.
Het kan zelfs zo extreem worden dat...
...de sterrenstelsels zelf uiteen worden gerukt...
...waardoor sterren alleen achter blijven in die zwarte leegte.
Of misschien ook niet.
De effecten van donkere energie verschenen zo plotseling...
...zo'n zes tot zeven miljard jaar terug.
Wie zal zeggen hoe het zich in de toekomst gedraagt?
Het klinkt misschien bizar...
...maar door de ontdekking van donkere materie kunnen we enkel raden.
We weten zo weinig erover.
Het heeft een naam, maar dat is alles.
We weten niet waaruit het gemaakt is of waarom het het heelal uiteen trekt...
...of, cruciaal gezien, hoe het zich in de toekomst zal gedragen.
Dat laat een grote holte achter in ons begrip van het heelal...
...en het ultieme lot ervan.
Donkere energie is maakt mogelijk simpelweg deel uit van het heelal...
...en de manier waarop het werkt.
Of het kan een fundamenteel probleem aanduiden...
...in onze belangrijkste en meest vertrouwde wetenschappelijke theorieën...
...die fundamenteel zijn...
...voor ons begrip op hoe de wereld werkt.
Hoe het heelal zal eindigen begon als de grootste uitdaging voor de astronomie...
...maar het lot van het heelal is meer geworden dan louter een academische vraag.
De ontdekking van deze vreemde enigmatische energie...
...als het dat inderdaad is...
...tart al het huidige begrip...
...en staat nu centraal in de fysica.
Het antwoord vinden op hoe het heelal zal eindigen...
...zou serieuze implicaties kunnen hebben op ons begrip van de wereld.
Vertaling: Kim Claessens