Categorie: Ruimte
gepubliceerd: 17 september 2013

Volgens alle huidige waarnemingen is er geen middelpunt van het heelal. Wil er een middelpunt bestaan, dan zou dat punt op de een of andere manier bijzonder moeten zijn ten opzichte van het heelal als geheel. Laten we eens nadenken over alle verschillende soorten effecten die een centrum zouden kunnen doen ontstaan.

Een allesomvattend beeld van de flits vlak na de oerknal (de kosmische microgolf-achtergrondstraling). Hoewel er plaatselijke onregelmatigheden zijn, is de algemene structuur van het licht uniform, wat erop wijst dat het heelal uniform en oneindig is, en dat is het al sinds de oerknal. Afbeelding publiek domein, bron: NASA.

Eerst, als een voorwerp roteert, kun je een rotatiecentrum definiëren. Het rotatiemiddelpunt is de enige plek op een roterend voorwerp die stilstaat. Voor de aarde is het draaipunt de as die de noord- en zuidpool verbindt. Voor een basketbalspeler die een basketbal op zijn vinger draait, is het draaipunt het punt waar de bal zijn vinger raakt. Het rotatiemiddelpunt van een wiel op een as is het middelpunt van de as. Waarnemingen van het heelal hebben geen enkele draaiing in het heelal als geheel gevonden. Als er geen rotatie is, is er ook geen middelpunt van rotatie.

Daarna kun je een massamiddelpunt definiëren. Als een voorwerp eindig is, is het massamiddelpunt gewoon het punt dat gemiddeld in alle richtingen een gelijke hoeveelheid massa om zich heen heeft. De situatie wordt ingewikkelder voor een oneindig voorwerp. Als een voorwerp oneindig en eenvormig is, kun je eenvoudigweg geen massamiddelpunt definiëren omdat alle punten identiek zijn. Anderzijds, als een voorwerp oneindig is maar niet uniform (het heeft bijvoorbeeld een enkele knoop van hoge dichtheid op één punt), dan kun je het massamiddelpunt van het gehele voorwerp definiëren als het massamiddelpunt van de niet-uniformiteit. Neem bijvoorbeeld een wolk in de lucht. Bepaalde soorten wolken hebben geen goed gedefinieerde grens, maar strekken zich in plaats daarvan in alle richtingen uit, steeds dunner en dunner. Hoewel de wolk zich in feite tot in het oneindige uitstrekt, bestaat het gebied met hoge dichtheid van de wolk in een beperkt volume, zodat je een massamiddelpunt kunt vinden via een beperkende procedure. Waarnemingen wijzen momenteel uit dat het heelal oneindig groot is. Hoewel planeten en sterren niet-uniformiteiten in de ruimtetijdstructuur vertegenwoordigen, zijn dergelijke uniformiteiten op de universele schaal willekeurig verspreid. Gemiddeld genomen is het heelal dus uniform. Omdat het universum oneindig en uniform is, is er geen manier om een massamiddelpunt voor het universum te definiëren.

Een andere mogelijkheid is een centrum van lading. Net als het massamiddelpunt zou dit een punt in een voorwerp zijn waar de hoeveelheid elektrische lading in alle richtingen eromheen gemiddeld even groot is. Het centrum van lading voor een gelijkmatig geladen bol zou enkel het centrum van de bol zijn. Net als bij de massaverdeling is de ladingsverdeling van het heelal oneindig en gemiddeld uniform, zodat er geen centrum van lading is.

Daarnaast zou er een centrum van kromming kunnen zijn. Net als bij een slakom zou er een centraal punt in het heelal kunnen zijn van waaruit alle andere punten zich krommen. Maar volgens de huidige waarnemingen is het heelal vlak en helemaal niet gekromd.

Een andere mogelijkheid is een centrum van uitdijing. Als je een rubberen laken aan de grond vastschroeft en dan mensen aan alle kanten laat trekken, wordt de plaats waar het laken is vastgeschroefd het centrum van de uitdijing. Het centrum van uitzetting is het punt in de ruimte vanwaar alle andere punten zich verwijderen. Een overvloed aan astronomische waarnemingen heeft aangetoond dat het heelal inderdaad uitdijt. Deze waarnemingen vormen de basis voor het idee dat het heelal door een oerknal is ontstaan. Omdat het heelal uitdijt, moet er, als je de tijd achteruit laat lopen, een tijd zijn geweest waarin het heelal tot één punt was samengeperst. Omdat het heelal uitdijt, zou je denken dat er een centrum van uitdijing is. Maar waarnemingen hebben aangetoond dat dit niet het geval is. Het heelal dijt in alle richtingen gelijkmatig uit. Alle punten in de ruimte worden even ver verwijderd van alle andere punten op hetzelfde moment. Dit is misschien moeilijk te visualiseren, maar het sleutelbegrip is dat objecten in het heelal niet echt van elkaar wegvliegen op de universele schaal. In plaats daarvan zijn de objecten relativistisch gefixeerd in de ruimte, en de ruimte zelf dijt uit. Je zou in de verleiding kunnen komen om te zeggen dat de plaats van de oerknal het centrum van het heelal is. Maar omdat de ruimte zelf door de oerknal werd geschapen, was de plaats van de oerknal overal in het heelal en niet op één enkel punt. Het belangrijkste gevolg van de oerknal was een lichtflits die bekend staat als de kosmische achtergrondstraling. Als de oerknal op één plaats in de ruimte plaatsvond, zouden wij deze lichtflits slechts van één plaats in de hemel zien komen (wij kunnen een flits zien die zo lang geleden plaatsvond omdat licht tijd nodig heeft om door de ruimte te reizen en de universele schaal zo groot is). In plaats daarvan zien wij de flits in gelijke mate uit alle punten van het heelal komen. Bovendien, als de beweging van de aarde in aanmerking wordt genomen, is de lichtflits gemiddeld in alle richtingen even sterk. Dit wijst erop dat er geen centrum van uitdijing is.

Een andere manier om een centrum te definiëren zou zijn om een of ander object of kenmerk aan te wijzen dat slechts op één plaats bestaat, zoals een superzwaar zwart gat of een supergrote nevel. Maar uit waarnemingen blijkt dat allerlei soorten objecten willekeurig door het heelal zijn verspreid.

Hoe we het ook proberen te definiëren en identificeren, het heelal heeft eenvoudigweg geen centrum. Het heelal is oneindig en niet roterend. Gemiddeld over de universele schaal is het heelal uniform.

Onderwerpen: Oerknal, astronomie, zwart gat, centrum van het heelal, kosmische achtergrondstraling, rotatie, heelal