Raadselachtige 'donkere energie', waarvan gedacht werd dat het 68% van het universum uitmaakt, bestaat misschien helemaal niet, volgens een Hongaars-Amerikaans team. De onderzoekers zijn van mening dat standaardmodellen van het universum geen rekening houden met de veranderende structuur, maar dat als dit eenmaal gedaan is, de behoefte aan donkere energie verdwijnt. Het team publiceert hun resultaten in een paper in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

Ons heelal werd gevormd in de oerknal, 13,8 miljard jaar geleden, en is sindsdien uitgebreid. Het belangrijkste bewijs voor deze uitbreiding is de wet van Hubble, gebaseerd op waarnemingen van sterrenstelsels, waarin staat dat gemiddeld de snelheid waarmee een melkwegstelsel van ons weg beweegt, is evenredig met zijn afstand.

Astronomen meten deze recessiesnelheid door te kijken naar lijnen in het spectrum van een melkwegstelsel, die meer naar rood verschuiven, hoe sneller de melkweg weggaat. Vanaf de jaren 1920, het in kaart brengen van de snelheden van sterrenstelsels leidde ertoe dat wetenschappers concludeerden dat het hele universum uitdijt, en dat het leven begon als een verdwijnend klein punt.

In de tweede helft van de twintigste eeuw, astronomen vonden bewijs voor onzichtbare 'donkere materie' door te observeren dat er iets extra's nodig was om de beweging van sterren in sterrenstelsels te verklaren. Men denkt nu dat donkere materie 27% van de inhoud van het universum uitmaakt (in tegenstelling tot 'gewone' materie slechts 5%).

Waarnemingen van de explosies van witte dwergsterren in binaire systemen, zogenaamde Type Ia-supernova's, in de jaren negentig leidden wetenschappers vervolgens tot de conclusie dat een derde component, donkere energie, vormden 68% van de kosmos, en is verantwoordelijk voor het aandrijven van een versnelling in de uitdijing van het heelal.

In het nieuwe werk de onderzoekers, onder leiding van promovendus Gábor Rácz van de Eötvös Loránd University in Hongarije, het bestaan ​​van donkere energie in twijfel trekken en een alternatieve verklaring voorstellen. Zij stellen dat conventionele modellen van kosmologie (de studie van de oorsprong en evolutie van het universum), vertrouwen op benaderingen die de structuur negeren, en waar materie wordt verondersteld een uniforme dichtheid te hebben.

"Einsteins algemene relativiteitsvergelijkingen die de uitdijing van het universum beschrijven, zijn wiskundig zo complex, dat er al honderd jaar geen oplossingen zijn gevonden die het effect van kosmische structuren verklaren. We weten uit zeer nauwkeurige supernova-waarnemingen dat het heelal versnelt, maar tegelijkertijd vertrouwen we op grove benaderingen van Einsteins vergelijkingen die ernstige bijwerkingen kunnen introduceren, zoals de behoefte aan donkere energie, in de modellen die zijn ontworpen om te passen bij de waarnemingsgegevens." legt Dr. László Dobos uit, co-auteur van het artikel, ook aan de Eötvös Loránd University.

In praktijk, normale en donkere materie lijken het heelal te vullen met een schuimachtige structuur, waar sterrenstelsels zich bevinden op de dunne wanden tussen bellen, en zijn gegroepeerd in superclusters. De binnenkant van de bellen is daarentegen bijna leeg van beide soorten materie.

Met behulp van een computersimulatie om het effect van zwaartekracht op de verdeling van miljoenen deeltjes donkere materie te modelleren, de wetenschappers reconstrueerden de evolutie van het universum, inclusief het vroege samenklonteren van materie, en de vorming van grootschalige structuur.

In tegenstelling tot conventionele simulaties met een soepel uitdijend heelal, rekening houdend met de structuur leidde tot een model waarin verschillende regio's van de kosmos zich met verschillende snelheden uitbreiden. De gemiddelde expansiesnelheid is echter consistent met de huidige waarnemingen, die een algehele versnelling suggereren.

Dr. Dobos voegt toe:"De algemene relativiteitstheorie is van fundamenteel belang voor het begrijpen van de manier waarop het universum evolueert. We twijfelen niet aan de geldigheid ervan; we twijfelen aan de geldigheid van de benaderde oplossingen. Onze bevindingen zijn gebaseerd op een wiskundig vermoeden dat de differentiële expansie van de ruimte mogelijk maakt , in overeenstemming met de algemene relativiteitstheorie, en ze laten zien hoe de vorming van complexe structuren van materie de expansie beïnvloedt. Deze problemen werden eerder onder het tapijt geveegd, maar door ze in aanmerking te nemen, kan de versnelling worden verklaard zonder dat er donkere energie nodig is."

Als deze bevinding wordt bevestigd, het zou een aanzienlijke impact kunnen hebben op modellen van het universum en de richting van onderzoek in de natuurkunde. De afgelopen 20 jaar, astronomen en theoretische natuurkundigen hebben gespeculeerd over de aard van donkere energie, maar het blijft een onopgelost mysterie. Met het nieuwe model Csabai en zijn medewerkers verwachten op zijn minst een levendig debat op gang te brengen.