Een recent artikel in Nature Astronomy biedt een verklaring waarom ons sterrenstelsel zo snel door het heelal zoeft als het is. Mijn redacteur vroeg me de bevindingen samen te vatten. Er zat wiskunde in dat papier, jullie. Veel wiskunde. Ook, de krant noemde een Wiener-filter, en ik weet het niet helemaal zeker, maar ik denk dat mijn redacteur me voor de gek houdt.

Wiener filtert opzij (het is eigenlijk een bekend signaalverwerkingsfilter dat bedoeld is om ruis van signaal te scheiden), de bevindingen zijn fascinerend maar behoorlijk compact. Dit is wat u moet weten.

Eerst, het heelal breidt zich uit. Dat wist je waarschijnlijk al. De meeste sterrenstelsels die we om ons heen kunnen zien, bewegen van ons weg met een snelheid die de Hubble-constante wordt genoemd. Vernoemd naar astronoom Edwin Hubble, deze snelheid is ongeveer 160 kilometer (100 mijl) per seconde per miljoen lichtjaar. Het is de standaard expansiesnelheid van het universum.

Naast deze standaard expansiesnelheid heb je specifieke snelheden die geassocieerd zijn met verschillende sterrenstelsels. Dit komt door de zwaartekracht. Het is de zwakste van de vier fundamentele krachten van het universum, maar op kosmische schaal heeft het een grote impact. De zwaartekracht is afhankelijk van massa en afstand. Als massieve objecten dichter bij elkaar komen, ze oefenen een grotere aantrekkingskracht op elkaar uit. Hier volgt een korte opfriscursus over die vier kritieke krachten:

Direct, de Melkweg komt dichter bij het centrum van een enorme verzameling sterrenstelsels genaamd Laniakea. Het is ons thuiscluster. Maar hier is het merkwaardige:op basis van de massa en afstand van de betrokken partijen, we kunnen slechts een deel van de beweging van onze melkweg verklaren. Er moet nog iets aan dit effect worden toegevoegd. Wat kan het zijn?

Het antwoord is zwaartekrachtafstoting, wat enigszins verwarrend is. Ten slotte, zwaartekracht trekt aan, Rechtsaf? Dus hoe werkt dit?

Stel je voor dat je in het midden van een kamer staat. Dit is het universum. Je hebt een Hoelahoep om je heen. Aan de hoepel zijn touwen vastgemaakt die zich als spaken van een naaf naar elke kant van de kamer uitstrekken. Aan het andere uiteinde van elk touw zit een persoon. De mensen vertegenwoordigen naburige sterrenstelsels.

Alle mensen in de kamer zijn even groot en even sterk, wat betekent dat alle sterrenstelsels om je heen een gelijke massa hebben en even ver van je verwijderd zijn. Iedereen pakt een touw op en begint te trekken. Wat gebeurt er met jou? Je gaat nergens heen, omdat alle krachten elkaar in evenwicht houden. De Hula-Hoop wordt boven de vloer opgehangen, maar beweegt niet naar de ene of de andere kant.

Stel je nu voor dat je aan de ene kant van de kamer een paar van die mensen vervangt door wat gewichtheffers. Ze vertegenwoordigen grotere sterrenstelsels, die vanwege hun massa een sterkere aantrekkingskracht uitoefenen dan kleinere. Iedereen begint te trekken. Deze keer, jij en de hoepel beginnen over de vloer te bewegen in de richting van de gewichtheffers. Maar de mensen aan de andere kant van de kamer trekken nog steeds aan hun touwen, dus je gaat niet zo snel als je zou kunnen als er geen mensen aan die kant van de kamer waren.

Hier is de derde en laatste analogie. Je bent in diezelfde kamer. Je hebt drie of vier gewichtheffers aan de ene kant van de kamer, maar slechts één persoon van gemiddelde grootte aan de andere kant. Als er nu aan de touwen wordt getrokken, ga je veel sneller naar de gewichtheffers toe omdat er minder weerstand is.

Dat is afstoting van de zwaartekracht - de gemiddelde persoon vertegenwoordigt een onderdicht gebied van het universum, die nergens een sterke aantrekkingskracht op kan uitoefenen. Zwaartekracht kan eigenlijk niets afstoten omdat het een aantrekkende kracht is. Maar als je een onderdicht gebied van het universum hebt, het biedt minder weerstand, wat op kosmologische schaal hetzelfde is als afstoting. Wat er werkelijk gebeurt, is dat de overdichte gebieden een grotendeels ongehinderde aantrekkingskracht uitoefenen op jullie melkwegstelsel.

Dat is wat we zien met de Melkweg. Een overdicht deel van het universum oefent een sterke aantrekkingskracht uit op onze melkweg, en er is een onderdicht gedeelte aan de andere kant. Wetenschappers noemen het een dipoolafstoter.

Het belangrijkste dat we hieruit moeten halen, is dat deze uitleg een goede oplossing biedt voor een aantal zeurende vragen die wetenschappers hebben gehad over de snelheid van onze melkweg die door het universum beweegt. Het tweede belangrijkste om te onthouden is dat mijn redacteur me veel wiskunde heeft laten doen om hier te komen.