Er is de laatste tijd een wervelwind van commentaar geweest, gespeculeerd dat de versnelling van het uitdijende universum misschien toch niet echt is.

Het volgt op de publicatie deze maand van een nieuwe kijk op supernova's in ons heelal, waarvan de onderzoekers zeggen dat ze slechts een "marginale detectie" van de versnelling van het universum geven.

Dit schijnt een groot probleem te zijn, omdat de Nobelprijs 2011 werd toegekend aan de leiders van twee teams die supernova's gebruikten om te ontdekken dat de uitdijing van het heelal versnelt.

Maar ik heb nog nooit zo'n storm in een glas water gezien. De nieuwe analyse, gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , verandert nauwelijks het oorspronkelijke resultaat, maar geeft er een andere (en naar mijn mening misleidende) draai aan.

Dus waarom beweert dit nieuwe artikel dat de detectie van versnelling "marginaal" is?

We zullen, het is marginaal als je maar één dataset gebruikt. Ten slotte, de meeste grote ontdekkingen zijn aanvankelijk marginaal. Als ze duidelijker waren, ze zouden eerder ontdekt zijn.

Het bewijs, tot dusver

Alleen de supernovagegevens zouden, op slechts een kleine rek, consistent zijn met een universum dat niet versnelt of vertraagt. Dit is al bekend sinds de oorspronkelijke ontdekking, en staat niet ter discussie.

Maar als u nog een extra stukje informatie toevoegt, bijvoorbeeld die materie bestaat - dan is er niets marginaals aan. Er is duidelijk behoefte aan nieuwe fysica.

In feite, als het universum helemaal niet versnelt of vertraagt, wat een oud voorstel is dat in dit nieuwe document opnieuw wordt bekeken, nieuwe fysica zou nog steeds nodig zijn.

Tegenwoordig is het belangrijkste punt dat als je alle supernovagegevens neemt en in de prullenbak gooit, we hebben nog steeds voldoende bewijs dat de uitdijing van het heelal versnelt.

Bijvoorbeeld, in Australië deden we een project genaamd WiggleZ, die gedurende vijf jaar een overzicht maakte van de posities van bijna een kwart miljoen sterrenstelsels.

Het patroon van sterrenstelsels is niet echt willekeurig, dus gebruikten we dit patroon om effectief rasterpapier over het universum te leggen en te meten hoe de grootte ervan in de loop van de tijd verandert.

Alleen al het gebruik van deze gegevens laat zien dat het uitdijende heelal versnelt, en het is onafhankelijk van alle supernova-informatie. De Nobelprijs werd pas daarna toegekend en vele andere observatietechnieken bevestigden de bevindingen van de supernova.

Er ontbreekt iets in het universum

Een ander voorbeeld is de Cosmic Microwave Background (CMB), dat is de overgebleven nagloed van de oerknal en is een van de meest nauwkeurige waarnemingsmetingen van het universum ooit gedaan. Het laat zien dat de ruimte heel dicht bij plat is.

Ondertussen laten waarnemingen van sterrenstelsels zien dat er simpelweg niet genoeg materie of donkere materie in het heelal is om de ruimte plat te maken. Ongeveer 70% van het heelal ontbreekt.

Dus toen observaties van supernova's ontdekten dat 70% van het universum uit donkere energie bestaat, dat loste de discrepantie op. De supernova's werden eigenlijk gemeten vóór de CMB, dus in wezen voorspelde dat de CMB een plat universum zou meten, een voorspelling die prachtig werd bevestigd.

Dus het bewijs voor een aantal interessante nieuwe fysica is nu overweldigend.

Ik zou kunnen doorgaan, maar alles wat we tot nu toe weten, ondersteunt het model waarin het heelal versnelt. Zie voor meer details deze recensie die ik schreef over het bewijs voor donkere energie.

Wat is deze 'donkere energie'?

Een van de punten van kritiek op het nieuwe papierniveau in de standaardkosmologie is dat de conclusie dat het universum versnelt, modelafhankelijk is. Dat is eerlijk genoeg.

Gewoonlijk zeggen kosmologen voorzichtig dat we "donkere energie" bestuderen, dat is de naam die we geven aan alles wat de schijnbare versnelling van de uitdijing van het universum veroorzaakt. (Vaak laten we het "schijnbare" in die zin vallen, maar het is er impliciet.)

"Donkere energie" is een algemene term die we gebruiken om vele mogelijkheden te dekken, inclusief dat vacuümenergie versnelling veroorzaakt, of dat we een nieuwe zwaartekrachttheorie nodig hebben, of zelfs dat we de algemene relativiteitstheorie verkeerd hebben geïnterpreteerd en een geavanceerder model nodig hebben.

Het belangrijkste kenmerk dat niet ter discussie staat, is dat deze gegevens een aantal belangrijke nieuwe fysica bevatten. Er is iets dat verder gaat dan wat we weten over hoe het universum werkt - iets dat moet worden uitgelegd.

Dus laten we eens kijken naar wat de nieuwe krant eigenlijk deed. Om dit te doen, laten we een analogie gebruiken.

Meetmarges

Stel je voor dat je met een auto over een weg met een maximumsnelheid van 60 km/u rijdt. Je meet je snelheid als 55 km/u, maar uw kilometerteller bevat enige onzekerheid. Je houdt hier rekening mee, en weet 99% zeker dat u tussen 51 km/u en 59 km/u rijdt.

Nu komt je vriend langs en analyseert je gegevens iets anders. Ze meet je snelheid op 57 km/u. Ja, het is iets anders dan uw meting, maar nog steeds consistent omdat je kilometerteller niet zo nauwkeurig is.

Maar nu zegt je vriend:"Ha! Je zat maar marginaal onder de snelheidslimiet. Er is alle mogelijkheid dat je te hard reed!"

Met andere woorden, het antwoord veranderde niet wezenlijk, maar de interpretatie die in de krant wordt gegeven, neemt het uiterste van de toegestane regio en zegt:"misschien is het uiterste waar".

Voor wie van details houdt, de limiet van drie standaarddeviaties van de supernovagegevens is (net) groot genoeg om een ​​niet-versnellend heelal op te nemen. Maar dat is alleen als er in wezen geen materie in het heelal is en je alle andere metingen negeert (zie figuur, onderstaand).

Verbetering van de analyse

Deze nieuwe krant probeert iets prijzenswaardigs te doen. Het probeert de statistische analyse van de gegevens te verbeteren (zie voor opmerkingen over hun analyse).

Naarmate we meer en meer gegevens krijgen en de onzekerheid over onze meting kleiner wordt, het wordt steeds belangrijker om rekening te houden met elk detail.

In feite, bij de Dark Energy Survey werken drie mensen fulltime aan het testen en verbeteren van de statistische analyse die we gebruiken om supernovagegevens met theorie te vergelijken.

We erkennen het belang van verbeterde statistische analyse omdat we binnenkort ongeveer 3, 000 supernova's waarmee de versnelling veel nauwkeuriger kan worden gemeten dan de oorspronkelijke ontdekkingen, die slechts 52 supernova's tussen hen hadden. Het monster dat dit nieuwe artikel opnieuw analyseert, bevat 740 supernova's.

Nog een laatste opmerking over de conclusies in de paper. De auteurs suggereren dat een niet-versnellend universum het overwegen waard is. Dat is prima. Maar jij en ik, de aarde, de Melkweg en alle andere sterrenstelsels zouden elkaar door de zwaartekracht moeten aantrekken.

Dus een heelal dat gewoon met een constante snelheid uitdijt, is eigenlijk net zo vreemd als een heelal dat versnelt. Je moet nog steeds uitleggen waarom de uitbreiding niet vertraagt ​​vanwege de zwaartekracht van alles wat het bevat.

Dus zelfs als de claim van niet-versnelling in dit artikel waar is, de verklaring vereist nog steeds nieuwe fysica, en de zoektocht naar de "donkere energie" die het verklaart is net zo belangrijk.

Gezonde scepsis is essentieel in onderzoek. Er is nog steeds veel discussie over de oorzaak van de versnelling, en of het slechts een schijnbare versnelling is die ontstaat omdat ons begrip van de zwaartekracht nog niet volledig is.

Dat is inderdaad waar wij als professionele kosmologen onze hele loopbaan mee bezig zijn. Waar dit nieuwe artikel en alle eerdere artikelen het over eens zijn, is dat er iets is dat moet worden uitgelegd.

De supernovagegevens laten zien dat er iets heel raars aan de hand is. De oplossing zou kunnen zijn versnelling, of een nieuwe zwaartekrachttheorie. Wat het ook is, we blijven ernaar zoeken.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.