Wat zien we op dit beeld?
Joop Schaye, hoogleraar Vorming van sterrenstelsels en onderzoeksleider van het project: ‘Dit is wat wij het kosmisch web noemen. Het plaatje toont een heel groot stuk heelal: zo’n tien miljard lichtjaar aan een zijde.

‘Individuele sterrenstelsels zijn er op de afbeelding niet te zien. Als je een stuk of duizend pixels op een beeldscherm hebt, dan zijn er zo’n tien miljoen lichtjaar per pixel. Dat is veel groter dan een sterrenstelsel. De resolutie van het figuur is hoger, je kunt bijvoorbeeld weer een factor duizend inzoomen en dan weer een scherm vullen, dan zie je wel sterrenstelsels.

‘Als je de simulatie heel erg uitzoomt zie je dat de materie in een soort webachtige structuur is verdeeld. Daarin bevinden zich strengen met een hoge dichtheid aan materie en betrekkelijke leegheid daar omheen. De helderheid van de achtergrond geeft de dichtheid van donkere materie weer, terwijl de kleur de dichtheid van neutrino’s weergeeft. Dat zijn elementaire deeltjes die verantwoordelijk zijn voor ongeveer 1 procent van de donkere materie. Wat de rest van de donkere materie is, weten we niet.

‘Door de geschiedenis van een stuk van het heelal te simuleren, kun je het ontstaan van virtuele sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels tonen.’

‘Het is de grootste simulatie van donkere materie én gewone materie die ooit is ontwikkeld. We denken dat de meeste materie donker is. Die kunnen we niet zien, maar we kunnen wel het effect vaststellen door te kijken hoeveel zwaartekracht we zien op bepaalde plekken in het universum. Dat kunnen we afleiden uit bewegingen van sterrenstelsels, maar ook door te meten hoe snel structuren in het heelal groeien.

‘De gewone materie waarvan wij zijn gemaakt, zo’n twintig procent van alle materie, is in grote simulaties in het verleden verwaarloosd. Die hebben we in dit zogenoemde FLAMINGO- onderzoek wel meegenomen.’

Waarom werd dat voorheen verwaarloosd?
‘Omdat het maar twintig procent van het totaal is, en de zwaartekracht grotendeels bepaald wordt door donkere materie. Maar het is wel een heel belangrijke twintig procent. Die is ook veel moeilijker om te simuleren. Je moet ook licht en gasdruk en allerlei andere processen meenemen in de berekeningen.’

Hoe is deze simulatie ontwikkeld?
‘Het was niet makkelijk. Er waren meer dan een tiental miljoen rekenuren voor nodig. Dat betekent dat als je een computer zou draaien, het rekenwerk meer dan tien miljoen uur zou duren (ongeveer 1100 jaar, red.). Zoveel tijd hebben we natuurlijk niet. Dus we zijn op tienduizenden computers tegelijk gaan rekenen. Dan duurt het een paar weken tot maanden.’

Wat kun je doen met FLAMINGO?
‘We kunnen terug naar een paar honderdduizend jaar na de oerknal en stoppen in de huidige tijd. We kunnen individuele structuren zoals clusters van sterrenstelsels volgen door de tijd. Als je nu naar een sterrenstelsel kijkt, zie je door de lichtjaren afstand, hoe dat stelsel vroeger was. Je kunt niet voor- of achteruitspoelen, met de simulatie is dat wel mogelijk. Daar kun je veel van leren.’

Welke rol speelt de nieuwe satelliettelescoop Euclid, waarvan dinsdag de eerste beelden werden gepubliceerd, in dit onderzoek?
‘Euclid was een van de motivatoren voor FLAMINGO. De satelliet gaat de verdeling van materie heel precies waarnemen. Die kun je dan vergelijken met de simulatie. Met deze simulatie en met behulp van Euclid kunnen we beter meten wat de samenstelling van het heelal is.

‘Het is een heel mooie telescoop met een brede field of view. Er zit een groothoekcamera in waarmee je enorme stukken van de hemel in kaart kan brengen. Dat is anders dan bij de Hubble en James Webb-telescoop. Die kunnen dat niet, maar hebben weer andere sterke punten. Euclid is complementair. Het is mooi om te zien dat het zo goed werkt.

‘De nabije toekomst van het heelal kunnen we goed voorspellen. We weten hoe snel het aan het uitdijen is. Die uitdijing versnelt, alles komt steeds verder uit elkaar te staan. Wat er in de verre toekomst gaat gebeuren, is veel lastiger in te schatten. Dat hangt erg af van wat precies de samenstelling van het heelal is, en dat weten we dus nog niet.

‘Twee grote componenten, donkere materie en donkere energie, bepalen dat in grote mate. We weten alleen ook niet wat donkere energie is, alleen dat het de uitdijing van het heelal versnelt. Donkere energie is een label voor iets wat we niet begrijpen.’