Kosmologische missers

Hoogleraar sterrenkunde Paul Groot:
Hoogleraar sterrenkunde Paul Groot: "Wetenschap is een wedstrijd waarin alleen de eerste plaats telt."Beeld Jörgen Caris

Grote ontdekkingen in de natuur- en sterrenkunde vallen achteraf vaak tegen. Hoogleraar Paul Groot legt uit waarom onderzoekers zo hoog van de toren blazen.

Misschien was het nieuws ook te mooi om waar te zijn. 'Rimpelingen in de ruimte bewijzen de theorie van de oerknal', kopten de kranten. Er waren berichten opgepikt uit het prilste begin van ons heelal. "De Nobelprijs is al onderweg", zei Matthijs van Nieuwkerk op tv - en hoogleraar sterrenkunde Vincent Icke sprak hem niet tegen.

De berichtgeving was zorgvuldig georkestreerd. Een persconferentie die met de nodige geheimzinnigheid was aangekondigd. Een prikkelend Youtube-filmpje dat sindsdien miljoenen keren is aangeklikt. En niet in de laatste plaats: een wetenschappelijke bewering die insloeg als een bom.

Amerikaanse astronomen maakten half maart bekend dat ze de eerste bewijzen hadden gevonden voor de 'inflatietheorie'. Een idee dat eigenaardigheden uit de ontstaansgeschiedenis van het heelal gladstreek en al meer dan dertig jaar lag te wachten op een bevestiging. Geen wonder dat velen aan een Nobelprijs dachten.

Maar de glans was er al snel van af. Toen andere wetenschappers de resultaten van het Amerikaanse team bestudeerden, zagen ze er niet per se signalen uit de begintijd van het heelal in. Het effect kon volgens hen ook worden veroorzaakt door stof in de ruimte, zegt de Nijmeegse hoogleraar sterrenkunde Paul Groot. Ze hadden, bleek later, niet de heilige graal gevonden, maar kosmische ruis opgevangen.

Had het team dus voorbarige conclusies getrokken? Dat gaat Groot iets te ver. Het is, zegt hij, heel normaal om zo wetenschap te bedrijven. "Niemand heeft de waarheid in pacht. In principe is het fantastisch dat ze hun bevindingen aan collega's hebben voorgelegd. Duizenden ogen zien meer dan de vier paar van het team. De verspreiding van hun resultaat komt de kwaliteit ten goede."

Maar ze beperkten zich niet tot collega's. Ze belegden een persconferentie. En dat filmpje op Youtube was voor de leek onbegrijpelijk, maar de boodschap was duidelijk: hier is iets groots ontdekt.
"Ze hadden het publiek er niet zo bij moeten betrekken. Het is te veel gehypet. Ze hebben het gebracht alsof ze eruit waren, maar in de wetenschap weet je iets nooit helemaal zeker. Als achteraf blijkt dat de bewering niet terecht is, krijgen ze dat dubbel zo hard terug. Dan gelooft het publiek de wetenschap niet meer."

Voor een goed begrip van de Amerikaanse beweringen moeten we ver terug in de geschiedenis van het heelal. Helemaal terug tot de oerknal kan niet; sterrenkundigen kunnen niet verder terugkijken dan tot 380.000 jaar na dat begin, het moment waarop de zogeheten kosmische achtergrondstraling vrij baan kreeg.

Het is dit jaar vijftig jaar geleden dat twee Amerikanen deze straling ontdekten. Huns ondanks bijna. Het lukte Arno Penzias en Robert Wilson in 1964 maar niet om die vervelende ruis uit het signaal van hun radioantenne weg te filteren. Toen zelfs het verwijderen van duivenpoep niet bleek te helpen, schakelden ze de hulp van collega's in. Die opperden dat de 'ruis' wel eens een overblijfsel van de oerknal zou kunnen zijn, een nagloei-effect.

Het heelal was in zijn beginjaren zo heet dat het licht niet kon ontsnappen - telkens werden lichtsignalen weer ingevangen door het hete oerplasma. Maar na 380.000 jaar was het plasma zo ver afgekoeld dat het doorzichtig werd.

Het eerste licht dat toen vrij kwam, is nu nog zichtbaar als de kosmische achtergrondstraling, in sterk afgekoelde vorm dan. Het komt uit alle richtingen en is bijna volmaakt homogeen. Dat laatste verbaasde wetenschappers. Die uithoeken van het heelal lagen toen al - na 380.000 jaar - zo ver uiteen dat ze niet meer met elkaar konden communiceren. Je zou verwachten dat elke uithoek zijn eigen variatie had, veel groter dan nu aan de achtergrondstraling te zien is. Maar het is alsof het heelal kort na zijn ontstaan door een blender is gehaald en alle klontjes zijn gladgestreken.

Nog iets geks: het heelal is vlak. Het had op allerlei manieren gekromd kunnen zijn. Als een bol, als een zadel, allerlei krommingen door elkaar, maar nee: het heelal is vlak. Twee parallelle lijnen ontmoeten elkaar ook in de verste verte niet.

Begin jaren tachtig bedachten enkele fysici, zoals de Amerikanen Alan Guth en Andrei Linde, daar een verklaring voor. Het heelal zou in een fractie van de allereerste triljoenste seconde razendsnel zijn geëxpandeerd, van het formaat van een atoomkern tot de grootte van een voetbal. Alsof het even overkookte. In die expansie zouden alle fluctuaties en krommingen zijn gladgetrokken.

Deze inflatietheorie was een mooie verklaring, maar hoe bewijs je zoiets? De kosmische achtergrondstraling is het oudste signaal. Dichter bij de oerknal kun je toch niet komen?
"De achtergrondstraling is als een muur waar we niet doorheen kunnen kijken. Maar de vorm van de muur kan ons wel iets vertellen. Er zit tekening in die muur en die geeft informatie over wat er vóór dat moment, 380.000 jaar na de oerknal, is gebeurd. En het mooie is: als de inflatie een effect heeft achtergelaten, in de vorm van de zogeheten polarisatie van het licht, en we zien dat effect, dan weten we ook dat het van de inflatie stamt. Bij het ontstaan van de kosmische achtergrondstraling kan het licht niet zijn gepolariseerd.

Het zoeken naar die polarisatie is een fantastisch experiment. Dat moet je doen, het is dé manier om iets te leren van het allervroegste heelal. Er is één probleem: het stof in de Melkweg kan hetzelfde effect creëren. Dat is jammer, maar het is niet anders. De achtergrondstraling is bijna de hele geschiedenis van het heelal, 13,7 miljard jaar, onderweg geweest, en vlak voordat het bij ons aankomt, moet het door dat galactische stof dat het signaal van de inflatie kan nabootsen. Het is de kunst om het signaal te ontrafelen. Wat is inflatie en wat is stof?"

Volgens de critici hebben ze dat niet goed gedaan. De Amerikanen zouden slechts stof gemeten hebben.
"Daar gaat in ieder geval de controverse over. Het team, Bicep2 geheten, werkte met een grote schotelantenne op de Zuidpool. Bij dit soort metingen word je gestoord door de waterdamp in de lucht en daar heb je op de Zuidpool, waar je op grote hoogte zit - 4200 meter - en waar de lucht extreem droog is, het minste last van. En met hun grote schotel konden ze heel precies kijken, naar een klein stukje van de hemel - dat was nodig om de polarisatie te kunnen zien. Maar de Melkweg strekt zich over een groot deel van het gewelf uit. Om de invloed van het stof te meten hadden ze een brede blik nodig, een groothoeklens zeg maar, terwijl zij juist inzoomden. Die informatie hadden ze niet zelf, die kwam van de Planck-satelliet. Of moet komen eigenlijk, Planck heeft het grootste deel van zijn data nog niet vrijgegeven."

Als ze hadden gewacht tot ze helemaal zeker waren, konden ze die Nobelprijs vergeten.
"Het is volstrekt logisch dat ze met hun resultaten naar buiten zijn gegaan. Ze hebben twee jaar de tijd genomen om alles keihard te verifiëren. Om na te gaan of het een reëel signaal was. Dit was het moment om het aan anderen voor te leggen. Vroeger schreef je een artikel als je een onderzoek had gedaan. Dat stuurde je naar een tijdschrift waar het door collega's werd beoordeeld. Maar in deze tijd is het heel normaal om het al eerder naar buiten te brengen. Voor het debat natuurlijk, maar ook om duidelijk te maken dat jij de eerste was. Dat is belangrijk voor de fondsenwerving."

Waren er kapers op de kust?
"Natuurlijk, de inflatietheorie is hot, een van de grote vragen uit de natuur- en sterrenkunde. Veel groepen zijn op zoek naar het antwoord. Wetenschap is een wedstrijd waarin alleen de eerste plaats telt. En dat is goed: concurrentie houdt je scherp en zorgt ervoor dat anderen jouw resultaten kunnen beoordelen. Maar soms is het ongezond. Vooral in de Verenigde Staten is de druk om te scoren zo groot dat wetenschappers daar het meest mee bezig zijn. Dat ze zich meer bekommeren om de vraag of ze hun baan behouden dan om de zorgvuldigheid van hun onderzoek. Amerikanen hebben daardoor meer de neiging hun onderzoek te hypen."

De vergelijking dringt zich op met de bewering van fysici van het laboratorium in het Italiaanse Gran Sassomassief, drie jaar geleden. Zij stelden toen dat ze neutrino's hadden opgevangen die sneller waren geweest dan het licht.

Die bewering had de moderne natuurkunde op haar grondvesten kunnen doen schudden. Als ze waar was geweest.
"Maar de onderzoekers deden het juist goed. Dit is wat wij meten, vertelden zij. 'Wij hebben alles gecontroleerd en wij snappen niet hoe wij dan toch tot dit resultaat kunnen komen. Wij nodigen de rest van de wereld uit om met ons mee te denken.' Dat was een fantastische zet; zo werd vrij snel ontdekt waar de fout zat."

De fout was prozaïsch: er zat in Italië ergens een kabeltje los, waardoor de tijdmeting werd vertraagd.

Wat deed het Bicep-team dan anders?
"Ze maakten er een mediavoorstelling van. En ze gaven het publiek de indruk dat ze eruit waren. Dat ze het bewijs voor de inflatietheorie hadden geleverd. Ze hadden hun resultaten opener moeten brengen. Dat had het Planck-team kunnen stimuleren om eerder met hun gegevens te komen. Dan hadden ze misschien alsnog gelijk gekregen. Maar als straks blijkt dat ze slechts de invloed van het stof uit de Melkweg hebben gemeten, krijgen ze dat op hun bord."

Wat is daar erg aan?
"We leven in een Google-maatschappij. Ik zie het aan mijn studenten. Ze denken dat elke vraag een antwoord heeft dat ze kunnen opzoeken. Maar wetenschap houdt zich juist bezig met vragen waar we het antwoord niet op weten. Anders is de vraag niet interessant om te onderzoeken. Daar moet het publiek aan wennen. En daar ligt ook een taak voor de journalist. Die mag wel iets kritischer zijn als wetenschappers boude beweringen doen. Als die beweringen later moeten worden ingetrokken, kun je de kritiek verwachten: die wetenschappers rommelen ook maar wat aan."

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden