Het waarneembare universum

Je hoort regelmatig over het ‘waarneembare universum’. Wat bedoelen ze daarmee? Wanneer ik ’s nachts omhoog kijk dan kan ik toch gewoon alles zien in principe? En indien ik zou vertrekken in een ruimteschip dan kan ik in principe toch gaan en staan waar ik wil?

Einstein

Hubble

Het universum is ooit begonnen, in/met/tijdens de oerknal, en dijt sindsdien uit. Dit volgt uit de algemene relativiteitstheorie van Einstein en is later bevestigd door waarnemingen van Hubble.

De snelheid waarmee alles om ons heen zich van ons verwijdert neemt recht evenredig toe met de afstand en dat is de wet van Hubble:
De evenredigheidsconstante in bovenstaande vergelijking, tussen de verwijderingssnelheid van een object en de afstand tot dat object, is de constante van Hubble H0. Deze constante (die helemaal niet constant is, maar varieert in de tijd en langzaam afneemt, de index nul duidt op de actuele waarde) bedraagt ongeveer zeventig kilometer per seconde per megaparsec, of in gewone mensentaal: dit betekent dat er iedere seconde per 440.000.000.000.000.000 meter universum één meter universum bijkomt. Omdat de verwijderingssnelheid toeneemt met de afstand bestaat er een afstand waar deze snelheid is opgelopen tot de lichtsnelheid:
Deze afstand noemen we de Hubble-horizon:
Wanneer je dit uitrekent dan kom je op een afstand van 1.3 ∙ 1026 meter = 130.000.000.000.000.000.000.000.000 meter = 14 miljard lichtjaren. Deze waarde is in het echt ruim driemaal zo groot (meer dan 46 miljard lichtjaren), omdat de constante van Hubble in het verleden groter was. Door met de actuele waarde van de constante van Hubble te rekenen, zoals ik zojuist gedaan heb, krijg je wel snel en gemakkelijk een idee van de grootte-orde van de Hubble-horizon (de precieze waarde heeft geen enkele relevantie).

De Hubble-horizon kun je zien als de straal van een abstracte bol: de Hubble-bubbel.

De Hubble-bubbel rondom een willekeurig punt (de rode stip),
het plaatje is in de verste verte niet op schaal
Voorbij de Hubble-horizon verwijdert alles zich van ons met een snelheid die groter is dan de lichtsnelheid, en dat impliceert dat het licht van de objecten ‘achter’ de horizon ons niet kan bereiken, én dat wij nimmer met een ruimteschip die objecten kunnen bereiken. Wat we ook zullen proberen, het is onmogelijk de Hubble-bubbel uit te vliegen om te ontdekken wat zich daarbuiten bevindt. Kortom, we zullen het moeten doen met datgene wat zich binnen de bubbel bevindt, dat is ons waarneembare universum, en daar hebben we onze handen meer dan vol aan want dat is een volume van pakweg 1080 = 100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 m3!

Het totale volume van de Melkweg is minder dan een triljoenste deel
van het volume van de Hubble-bubbel
Rest nog de vraag: welk deel van het universum bevindt zich binnen de Hubble-horizon, en is dus waarneembaar, en welk deel van het universum bevindt zich buiten de Hubble-horizon? Het simpele antwoord is: dat weten we niet. De meningen en theorieën daaromtrent lopen sterk uiteen, maar een conservatief getal is dat meer dan 99.99999% van het universum zich buiten de Hubble-bubbel bevindt. Oftewel, hoe kolossaal het waarneembare universum ook is, het niet-waarneembare universum is nog veel kolossaler.