Noot van de redactie: Peter Shaver is de auteur van het nieuwe boek 'Cosmic Heritage - Evolution from the Big Bang to Conscious Life'. Ontdek hier hoe u een exemplaar kunt winnen!
Het universum heeft een aantal verschillende fasen doorgemaakt. Het eerste deel van de eerste seconde is speculatief, maar de fysica van het laatste deel is ons goed bekend. In de eerste minuten werden de lichtste elementen (waterstof en helium) gevormd.
Gedurende de volgende 380.000 jaar was het universum een heet (maar altijd koelend) plasma van elektronen, kernen en fotonen. Op 380.000 jaar was het koel genoeg voor elektronen en kernen om te combineren tot atomen, in een proces dat recombinatie wordt genoemd. De fotonen werden van het plasma bevrijd en het universum werd voor het eerst transparant. Aangezien het universum ondoorzichtig was voor recombinatie en daarna transparant, zien we dit tijdperk als een 'muur' en staat het bekend als de kosmische microgolfachtergrond.
Wat volgde was een periode die bekend staat als de 'kosmische donkere middeleeuwen'. Het enige licht was dat van de vervagende nagloed van de oerknal en de materie bestond uit de oerelementen en de exotische ‘donkere materie’. Gedurende deze tijd veroorzaakte zwaartekrachtaanwas langzaam maar zeker steeds grotere concentraties van materie, en wanneer deze voldoende dicht werden, konden er kernreacties ontstaan en werden de eerste sterren en sterrenstelsels geboren. Deze verlichtten en ioniseerden het universum opnieuw, ongeveer 400-500 miljoen jaar na de oerknal, in wat bekend staat als het 'reionisatie-tijdperk'.
De activiteit nam exponentieel toe, met als hoogtepunt het 'quasar-tijdperk' 2-4 miljard jaar na de oerknal, een hectische periode van chaotische vorming van sterren en sterrenstelsels, wisselwerkingen tussen sterrenstelsels, monsterquasars en radiostelsels. Deze activiteit begon uiteindelijk te stoppen, hoewel ze nog steeds doorgaat; de incidentie van quasars is vandaag duizend keer minder dan op het hoogtepunt van het quasar-tijdperk. Met 13,7 miljard jaar heeft het universum nu een 'waardige middelbare leeftijd' bereikt.
De ‘zware elementen’ zoals koolstof en zuurstof, essentieel voor het leven zoals we het kennen, worden allemaal geproduceerd in sterren, en dit proces is aan de gang sinds de eerste sterren zijn gevormd. Elke generatie sterren werpt meer zware elementen in het intergalactische medium, dus de overvloed aan zware elementen is in de loop van de tijd opgebouwd.
Tegen de tijd dat de zon en de aarde 4,6 miljard jaar geleden werden gevormd, had er al meer dan 8,4 miljard jaar aan ster- en planeetvorming plaatsgevonden in het universum. Stervorming vindt nog steeds plaats vandaag, dus in totaal is er meer dan 13 miljard jaar aan ster- en planeetvorming geweest.
Nu ingezoomd op onze planeet, begon het leven niet lang nadat de aarde zelf was gevormd, ergens tussen 3,8 en 3,5 miljard jaar geleden (bya). Maar voor bijna de helft van de aarde waren de enige levensvormen micro-organismen zoals bacteriën. Complexere levensvormen begonnen rond 1-2 bya te verschijnen. Ongewervelde dieren, die ongeveer 600 miljoen jaar geleden verschenen (mya), waren de vroegste meercellige levensvormen, en gewervelde dieren verschenen ongeveer 500 mya. Het leven viel het land rond 400 mya binnen. De dinosauriërs domineerden van 240 mya tot hun uitsterving 66 mya, en daarna namen zoogdieren het geleidelijk over. Veel soorten kwamen en gingen. Onze naaste levende familieleden zijn de chimpansees, die zich afsplitsten van onze voorouderlijke lijn 5-6 mya; onze meer recente familieleden zijn allemaal uitgestorven.
Het is verbazingwekkend om te bedenken hoe recent mensen op het kosmische toneel verschenen. Onze soort verscheen pas ongeveer 200.000 jaar geleden, onze voorouders kwamen slechts 50.000 jaar geleden uit Afrika, de landbouw begon 10.000 jaar geleden en we hebben de laatste 100 jaar of zo moderne technologie gehad! We zijn nieuwkomers in het universum.
We weten nu dat er planeten zijn die om andere sterren draaien zoals onze zon, waarschijnlijk miljarden van hen alleen in ons sterrenstelsel, en miljarden meer in de miljarden andere sterrenstelsels. Gezien de enorme tijdschaal van het universum, zal elk leven op die planeten ongetwijfeld miljoenen of miljarden jaren meer of minder geavanceerd zijn dan het leven op aarde. Als het minder geavanceerd is, zou het zeker niet met ons kunnen communiceren. Als het geavanceerder is, zou de technologie voor ons waarschijnlijk volkomen onherkenbaar zijn. Toch zijn we waarschijnlijk niet de enige in het universum.
Natuurlijk beslaan de hierboven besproken tijdschalen alleen het ‘conventionele’ universum vanaf de oerknal tot nu toe. Als er een 'reeds bestaand' multiversum was, hebben we geen idee hoever een ‘eerder’ terug kan gaan. En naarmate de uitdijing van het heelal versnelt, kan de toekomst van het heelal inderdaad erg lang zijn: biljoenen en biljoenen jaren.
Peter Shaver behaalde een PhD in astrofysica aan de Universiteit van Sydney in Australië en bracht het grootste deel van zijn carrière door als senior wetenschapper bij de European Southern Observatory (ESO), gevestigd in München. Hij is auteur of co-auteur van meer dan 250 wetenschappelijke artikelen en heeft zes boeken over astronomie en astrofysica bewerkt.
