Waarom is de ruimte een vacuüm?

Een vacuüm is een lege plek, die ruimte bijna bereikt.

De ruimte is een bijna perfect vacuüm, vol kosmische leegten. En kortom, de zwaartekracht is de schuldige. Maar om het vacuüm van ons universum echt te begrijpen, moeten we even de tijd nemen om te begrijpen wat een vacuüm werkelijk is – en wat het niet is.

Dus, wat is een vacuüm en waarom is de ruimte geen echt vacuüm?

Vergeet ten eerste de stofzuiger als een analogie met het vacuüm van de ruimte, vertelde Jackie Faherty, een senior wetenschapper bij de afdeling Astrofysica van het American Museum of Natural History in New York City, aan WordsSideKick.com. De huishoudelijke reinigingsmachine vult zich effectief met vuil en stof dat uit uw tapijt wordt gezogen. (Dat wil zeggen, de stofzuiger gebruikt differentiële druk om zuigkracht te creëren. Zuigreiniger is misschien een betere naam dan stofzuiger). Maar het vacuüm van de ruimte is het tegenovergestelde. Een vacuüm is per definitie geen materie. De ruimte is bijna een absoluut vacuüm, niet vanwege zuigkracht, maar omdat hij bijna leeg is.

Die leegte zorgt voor een extreem lage druk. En hoewel het onmogelijk is om de leegte van de ruimte op aarde na te bootsen, kunnen wetenschappers omgevingen met extreem lage druk creëren die gedeeltelijk vacuüm worden genoemd.

Zelfs met de analogie van de stofzuiger “is het begrip van het concept van het vacuüm bijna vreemd omdat het zo in tegenspraak is met hoe we bestaan,” zei Faherty. Onze ervaring als mensen is volledig beperkt tot een zeer dichte, drukke en dynamische fractie van het universum. Het kan dus moeilijk voor ons zijn om het niets of de leegte echt te begrijpen, zei ze, maar in werkelijkheid is wat normaal voor ons op aarde is, eigenlijk zeldzaam in de context van het universum, waarvan de overgrote meerderheid bijna leeg is.

Zwaartekracht is koning

Gemiddeld zou de ruimte nog steeds behoorlijk leeg zijn, zelfs als we geen zwaartekracht hadden. “Er zijn gewoon niet veel dingen in verhouding tot het volume van het universum waarin je dat spul stopt”, aldus de theoretisch astrofysicus Cameron Hummels van Caltech. De gemiddelde dichtheid van het heelal is volgens NASA 5,9 protonen (een positief geladen subatomair deeltje) per kubieke meter. Maar dan versterkt de zwaartekracht de leegte in bepaalde gebieden van het universum door ervoor te zorgen dat de materie in het universum samenkomt.

In principe zullen twee objecten met massa naar elkaar worden aangetrokken. Dat is zwaartekracht. Anders gezegd: “materie is graag in de buurt van andere materie”, zei Faherty. In de ruimte trekt de zwaartekracht objecten dichter bij elkaar. Samen neemt hun collectieve massa toe, en meer massa betekent dat ze een sterkere zwaartekracht kunnen genereren waarmee ze nog meer materie in hun kosmische massa kunnen trekken. Massa neemt toe, dan zwaartekracht, dan massa. ‘Het is een weggelopen effect,’ zei Hummel.

Terwijl deze gravitationele hotspots nabijgelegen materie naar binnen trekken, wordt de ruimte ertussen geëvacueerd, waardoor een zogenaamde kosmische leegte ontstaat, zei Hummel. Maar het universum is niet zo begonnen. Na de oerknal was de materie in het universum gelijkmatiger verspreid, ‘bijna als een mist’, zei hij. Maar gedurende miljarden jaren heeft de zwaartekracht die materie verzameld in asteroïden, planeten, sterren en zonnestelsels

en sterrenstelsels; en daartussen de leegten van de interplanetaire, interstellaire en intergalactische ruimte achterlatend.

Maar zelfs het vacuüm van de ruimte is niet echt puur. Tussen sterrenstelsels is er minder dan één atoom in elke kubieke meter, wat betekent dat de intergalactische ruimte niet helemaal leeg is. Het heeft echter veel minder materie dan enig vacuüm dat mensen in een laboratorium op aarde zouden kunnen simuleren.

Ondertussen “blijft het universum zich uitbreiden”, zei Faherty, die verzekerde dat de kosmos grotendeels leeg zal blijven. ‘Het klinkt zo eenzaam,’ zei ze.

Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.

Een publicatie van:

Livescience

Geef een reactie