Donkere energie is een van de grootste mysteries in de wetenschap van vandaag. We weten er heel weinig van, behalve dat het onzichtbaar is, het vult het hele universum, en het duwt sterrenstelsels van elkaar weg. Dit zorgt ervoor dat onze kosmos zich in een versneld tempo uitbreidt. Maar wat is het? Een van de eenvoudigste verklaringen is dat het een 'kosmologische constante' is - een resultaat van de energie van de lege ruimte zelf - een idee geïntroduceerd door Albert Einstein.

Veel natuurkundigen zijn niet tevreden met deze verklaring, Hoewel. Ze willen een meer fundamentele beschrijving van de aard ervan. Is het een nieuw type energieveld of een exotische vloeistof? Of is het een teken dat Einsteins zwaartekrachtvergelijkingen op de een of andere manier onvolledig zijn? Bovendien, we begrijpen de huidige expansiesnelheid van het universum niet echt.

Nu heeft ons project - de uitgebreide Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS) - enkele antwoorden opgeleverd. Ons werk is uitgebracht als een serie van 23 publicaties, waarvan sommige nog steeds door vakgenoten worden beoordeeld, die de grootste driedimensionale kosmologische kaart beschrijft die ooit is gemaakt.

Momenteel, de enige manier waarop we de aanwezigheid van donkere energie kunnen voelen, is met observaties van het verre heelal. De verder gelegen sterrenstelsels zijn, hoe jonger ze voor ons verschijnen. Dat komt omdat het licht dat ze uitstralen miljoenen of zelfs miljarden jaren nodig heeft om onze telescopen te bereiken. Dankzij dit soort tijdmachine, we kunnen verschillende afstanden in de ruimte meten op verschillende kosmische tijden, ons helpen uit te rekenen hoe snel het heelal uitdijt.

Met behulp van de Sloan Digital Sky Survey-telescoop, we hebben de afgelopen twee decennia meer dan 2 miljoen sterrenstelsels en quasars gemeten - extreem heldere en verre objecten die worden aangedreven door zwarte gaten. Deze nieuwe kaart beslaat ongeveer 11 miljard jaar kosmische geschiedenis die in wezen onontgonnen was, leert ons over donkere energie als nooit tevoren.

Onze resultaten laten zien dat ongeveer 69% van de energie van ons universum donkere energie is. Ze demonstreren ook, alweer, dat Einsteins eenvoudigste vorm van donkere energie - de kosmologische constante - het meest overeenkomt met onze waarnemingen.

Bij het combineren van de informatie van onze kaart met andere kosmologische sondes, zoals de kosmische microgolfachtergrond - het licht dat overblijft van de oerknal - ze lijken allemaal de kosmologische constante te verkiezen boven meer exotische verklaringen van donkere energie.

Kosmische expansie in geschil

De resultaten geven ook een beter inzicht in enkele recente controverses over de uitdijingssnelheid van het universum van vandaag en over de geometrie van de ruimte.

Door onze waarnemingen te combineren met studies van het heelal in de kinderschoenen, worden scheuren in onze beschrijving van zijn evolutie onthuld. Vooral, onze meting van de huidige uitdijingssnelheid van het heelal is ongeveer 10% lager dan de waarde die is gevonden met behulp van directe methoden voor het meten van afstanden tot nabije sterrenstelsels. Beide methoden beweren dat hun resultaat correct en zeer nauwkeurig is, dus hun verschil kan niet simpelweg een statistische toevalstreffer zijn.

De precisie van eBOSS versterkt deze crisis. Er is geen algemeen aanvaarde verklaring voor deze discrepantie. Het kan zijn dat iemand een subtiele fout heeft gemaakt in een van deze onderzoeken. Of het kan een teken zijn dat we nieuwe fysica nodig hebben. Een opwindende mogelijkheid is dat een voorheen onbekende vorm van materie uit het vroege heelal een spoor heeft achtergelaten in onze geschiedenis. Dit staat bekend als "vroege donkere energie, " dacht aanwezig te zijn toen het universum jong was, die de kosmische expansiesnelheid had kunnen wijzigen.

Recente studies van de kosmische microgolfachtergrond suggereerden dat de geometrie van de ruimte gekromd kan zijn in plaats van gewoon plat te zijn - wat consistent is met de meest geaccepteerde theorie van de oerknal. Maar onze studie concludeerde dat de ruimte inderdaad plat is.

Zelfs na deze belangrijke vorderingen, kosmologen over de hele wereld zullen verbaasd blijven over de schijnbare eenvoud van donkere energie, de vlakheid van de ruimte en de controversiële waarden van de huidige expansiesnelheid. Er is maar één weg vooruit in de zoektocht naar antwoorden:grotere en meer gedetailleerde kaarten van het universum maken. Verschillende projecten streven ernaar om minstens tien keer meer sterrenstelsels te meten dan wij deden.

Als de kaarten van eBOSS de eersten waren die een voorheen ontbrekende kloof van 11 miljard jaar van onze geschiedenis verkenden, de nieuwe generatie telescopen zal een versie met hoge resolutie maken van dezelfde periode. Het is opwindend om na te denken over het feit dat toekomstige onderzoeken de resterende mysteries over de uitdijing van het universum in het volgende decennium of zo kunnen oplossen. Maar het zou net zo spannend zijn als ze meer verrassingen zouden onthullen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.