Op 25 april 1992 zou één foto wereldwijd alle voorpagina's halen, een foto die de geschiedenis in zou gaan als de babyfoto van het heelal. "Het is alsof je in het gezicht van God kijkt," zei onderzoeker George Smoot toen over de roze met blauw gekleurde foto. "De grootste ontdekking van de eeuw, en misschien wel de grootste ontdekking van alle tijden", troefde de Britse natuurkundige Stephen Hawking hem af. De persen tuimelden wereldwijd over elkaar heen, en alle kranten drukten de foto af.
Een beetje overdreven, dat gaven de onderzoekers later zelf ook toe. Want zo heel veel was er eigenlijk nog niet te zien op die allereerste afbeelding van de kosmische achtergrondstraling, het superzwakke schijnsel uit de oertijd van het heelal. Het sexy plaatje was echter wél de opmaat tot een nieuwe renaissance in de kosmologie. En dat leverde twee Amerikaanse astronomen, George Smoot en John Mather, vandaag de Nobelprijs voor Natuurkunde op.
Het onderzoek waar beide zestigers de eer aan te danken hebben, voerden ze in de jaren tachtig en negentig van de vorige eeuw uit. Ze stonden aan het roer van de COBE-sateliet, de Cosmic Background Explorer die in 1989 werd gelanceerd. De meetinstrumenten aan boord speurden enkele jaren alle hoeken en gaten van het heelal af op zoek naar de kosmische achtergrondstraling, een fluisterzacht overblijfsel van de oerknal.
Want van de zinderende temperaturen die heersten in het vroege heelal is nu nog maar weinig over. Door de uitdijing van het heelal is de achtergrondstraling afgekoeld tot vlak boven het absolute nulpunt: 2,725 graden Kelvin. De Big Bang theorie voorspelt het bestaan van die achtergrondstraling, maar tot halverwege de jaren zestig bestond twijfel over het bestaan ervan.
Twee Amerikaanse radio-astronomen, Robert Penzias en Arno Wilson, hadden in 1964 het gelukkige toeval de eersten te zijn die de achtergrondstraling ook daadwerkelijk waarnamen. Wat er aanvankelijk uitzag als een storing in de apparatuur - een duivenpoepje in de antenne, dachten ze nog - bleek in 1978 een Nobelprijs waard.
Smoot en Mather zijn dus nummer drie en vier die een Nobelprijs voor de kosmische achtergrondstraling in de wacht slepen. Mather als coördinator van het COBE-project, en voor zijn bijdrage aan het vaststellen van de precieze vorm van het spectrum van de achtergrondstraling. Dat blijkt, zoals ook voorspeld was, exáct de vorm te hebben van de straling die een geheel zwart lichaam uitzendt als het verhit wordt.
Smoot heeft vooral bijgedragen aan een beter begrip van de temperatuursverdeling van de achtergrondstraling. De achtergrondstraling is weliswaar gelijkmatig verdeeld over alle hoeken en gaten van het heelal, maar de temperatuur is niet op alle plekken hetzelfde. Anisotropie, heet dat met een sjiek woord, en die anisotropie hadden kosmologen hard nodig. Want alleen een dergelijke ongelijkmatigheid in het allervroegste heelal kan verklaren waarom op een later tijdstip de materie op sommige plekken samenklonterde tot het soort sterren en planeten waar het huidige heelal mee bevolkt is. De temperatuursverschillen blijken miniem - slechts één honderdduizendste van een graad - maar deze 'rimpelingen in het heelal' zijn voldoende om het ontstaan van grotere structuren in het heelal te verklaren.
De waarnemingen met de COBE-satelliet en zijn latere opvolger WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) hebben een schat aan informatie opgeleverd over de babytijd van het heelal. Bovendien hebben ze van de kosmologie 'een echte wetenschap' gemaakt, aldus het persbericht van het Nobelcomité. Voor het eerst is het immers mogelijk om kosmologische theorieën met waarnemingen te verifieëren, zoals een volwassen wetenschap betaamt.
Zoals bij elke Nobelprijs zijn er ook hier verliezers. David Wilkinson, de drijvende kracht achter de naar hem vernoemde, in 2001 gelanceerde WMAP-satelliet, zag in 1978 met lede ogen de Nobelprijs naar Penzias en Wilson gaan. Het tweetal had hem met hun toevallige ontdekking indertijd nipt verslagen bij zijn al jaren durende zoektocht naar de achtergrondstraling. Wellicht had hij dit jaar mee kunnen delen in de prijzen, maar Nobelprijzen worden nimmer postuum uitgereikt: Wilkinson overleed in 2002.
En dan is er natuurlijk nog Ralph Alpher. Samen met George Gamov legde hij in de jaren veertig de mathematische grondvesten voor de Big Bang-theorie, en voorspelde (in 1948!) het bestaan van de achtergrondstraling. Bij de Nobelprijs voor Penzias en Wilson werd Alpher al pijnlijk overgeslagen. Alpher leeft nog, in tegenstelling tot Gamov, en hij ziet vandaag dus voor de tweede keer de Nobelprijs aan zijn neus voorbijgaan.
Jacqueline de Vree
Een portret van David Wilkinson is te zien in een aflevering van Noorderlicht uit 2000. Regisseur: Annemieke Smit. Ralph Alpher werd in 1999 voor Noorderlicht geportreteerd door Hilbert Kamphuisen. Beide afleveringen zijn op deze pagina in Real Video te bekijken.