Astronomen hebben zojuist een nieuwe meting gedaan van de Hubble-constante, de snelheid waarmee het heelal uitdijt, en het komt niet helemaal overeen met een andere schatting van hetzelfde aantal. Die discrepantie zou kunnen duiden op 'nieuwe fysica' die verder gaat dan het standaardmodel van de kosmologie, volgens de ploeg waaronder natuurkundigen van de Universiteit van Californië, Davis, die de waarneming deed.

Met de Hubble-constante kunnen astronomen de schaal en leeftijd van het universum meten en de afstand meten tot de meest afgelegen objecten die we kunnen zien, zei Chris Fassnacht, een natuurkundeprofessor aan UC Davis en lid van de internationale H0LiCOW-samenwerking die het werk heeft uitgevoerd.

Onder leiding van Sherry Suyu aan het Max Planck Instituut voor Astrofysica in Duitsland, het H0LICOW-team gebruikte de NASA/ESA Hubble-ruimtetelescoop en andere ruimte- en aardtelescopen, waaronder de Keck-telescopen op Hawaï, om drie sterrenstelsels te observeren en tot een onafhankelijke meting van de Hubble-constante te komen. Eduard Rusu, een postdoctoraal onderzoeker aan UC Davis, is eerste auteur van een van de vijf artikelen die het werk beschrijven, zal worden gepubliceerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

"De Hubble-constante is cruciaal voor de moderne astronomie, omdat hij kan helpen bevestigen of weerleggen of ons beeld van het heelal - samengesteld uit donkere energie, donkere materie en normale materie - is eigenlijk juist, of als we iets fundamenteels missen, ' zei Suyu.

Donkere energie is een mysterieuze kracht die ongeveer driekwart van het universum uitmaakt en de kosmische expansie aandrijft. Donkere materie maakt ongeveer een kwart van het heelal uit en oefent een aantrekkingskracht uit op zichtbare, "normale" materie en licht.

Zwaartekrachtlenzen buigen licht van Quasar

De H0LiCOW-astronomen hebben de Hubble-constante gemeten door gebruik te maken van massieve sterrenstelsels die fungeren als "zwaartekrachtlenzen, " licht afbuigen van een nog verder weg gelegen object.

Ze bestudeerden drie van dergelijke sterrenstelsels, die elk licht afbuigen van een nog verder verwijderde quasar, een kosmisch object waarvan de helderheid willekeurig fluctueert. In elk geval maakt de zwaartekrachtlens meerdere beelden van de quasar.

Omdat massa niet gelijkmatig is verdeeld door deze massieve sterrenstelsels, sommige gebieden buigen of vertragen het licht meer dan andere. Dus het licht van de quasar zal op enigszins verschillende tijdstippen aankomen, afhankelijk van de route die het door de lens neemt, net als chauffeurs die tegelijkertijd van de ene stad naar de andere gaan, maar reizen via verschillende routes, komt op verschillende tijdstippen. Door te analyseren dat "verkeersvertraging, " zouden de onderzoekers kunnen komen tot een cijfer voor de Hubble Constant.

Rusu's bijdrage was het meten van de verdeling van de massa langs de zichtlijn van quasar naar telescoop. Andere teamleden maten de tijdvertraging voor licht, en de verdeling van de massa binnen het lensstelsel.

"Deze drie dingen stellen ons in staat om een ​​nauwkeurige meting van de Hubble-constante te krijgen, ' zei Fassnacht.

Hint van nieuwe natuurkunde

De Hubble Constant-schatting van H0LiCOW, 71,9 ± 2,7 kilometer per seconde per megaparsec, is nauwkeurig tot 3,8 procent. De figuur komt nauw overeen met metingen door andere astronomen op basis van waarnemingen van supernova's, of van veranderlijke sterren genaamd Cepheïden. Maar deze schattingen verschillen nogal van die van de Planck-ruimtetelescoop, die de straling van de kosmische microgolfachtergrond meet.

De Planck-meting is gebaseerd op enkele aannames, bijvoorbeeld dat het heelal plat is, aldus Fassnacht. Of, het verschil kan een statistische fluctuatie zijn die zal verdwijnen naarmate de schattingen beter worden - of het kan iets opwindends zijn.

"Als u nog steeds iets ziet wanneer de foutbalken kleiner worden, misschien is het nieuwe natuurkunde, voorbij het standaardmodel van de kosmologie, ' zei Fassnacht.

Het H0LiCOW-team is van plan om die foutbalken te verkleinen door dezelfde metingen uit te voeren voor maximaal 100 quasars met lens, aldus Fassnacht.