science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Nieuwe inzichten over donkere energie

Een weergave van de evolutie van het heelal gedurende 13,8 miljard jaar. Verschillende methoden voor het bestuderen van kosmische expansie leveren enigszins verschillende resultaten op, inclusief voor de leeftijd van het heelal. Astronomen hebben berekend dat deze verschillen zouden kunnen worden verzoend als de donkere energie die de kosmische versnelling aandrijft, niet constant in de tijd zou zijn. Krediet:NASA en het WMAP-consortium

Het universum dijt niet alleen uit - het versnelt naar buiten, gedreven door wat gewoonlijk 'donkere energie' wordt genoemd. De term is een poëtische analogie om donkere materie aan te duiden, het mysterieuze materiaal dat de materie in het heelal domineert en dat echt donker is omdat het geen licht uitstraalt (het openbaart zich via zijn gravitatie-invloed op sterrenstelsels). Er worden gewoonlijk twee verklaringen naar voren gebracht om donkere energie te verklaren. De eerste, zoals Einstein ooit speculeerde, is dat de zwaartekracht zelf ervoor zorgt dat objecten elkaar afstoten als ze ver genoeg van elkaar verwijderd zijn (hij voegde deze term "kosmologische constante" toe aan zijn vergelijkingen). De tweede verklaring veronderstelt (op basis van ons huidige begrip van elementaire deeltjesfysica) dat het vacuüm eigenschappen heeft die de kosmos van energie voorzien voor expansie.

Gedurende tientallen jaren hebben kosmologieën met succes een relativistische vergelijking met donkere materie en donkere energie gebruikt om steeds preciezere waarnemingen over de kosmische microgolfachtergrond te verklaren, de kosmologische verdeling van sterrenstelsels, en andere grootschalige kosmische kenmerken. Maar naarmate de waarnemingen verbeterden, enkele schijnbare discrepanties zijn naar voren gekomen. Een van de meest opvallende is de leeftijd van het heelal:er is een verschil van bijna 10% tussen metingen afgeleid van de Planck-satellietgegevens en die van zogenaamde Baryon Acoustic Oscillation-experimenten. De eerste is gebaseerd op ver-infrarood- en submillimetermetingen van de kosmische microgolfachtergrond en de laatste op de ruimtelijke verdeling van zichtbare sterrenstelsels.

CfA-astronoom Daniel Eisenstein was lid van een groot consortium van wetenschappers die suggereren dat het grootste deel van het verschil tussen deze twee methoden, die verschillende componenten van het kosmische weefsel bemonsteren, zou kunnen worden verzoend als de donkere energie niet constant was in de tijd. De wetenschappers passen geavanceerde statistische technieken toe op de relevante kosmologische datasets en concluderen dat als de donkere energieterm een ​​beetje varieerde naarmate het universum uitdijde (hoewel nog steeds onderhevig aan andere beperkingen), het zou de discrepantie kunnen verklaren. Direct bewijs voor een dergelijke variatie zou een dramatische doorbraak zijn, maar is tot nu toe niet verkregen. Een van de belangrijkste nieuwe experimenten van het team, het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI)-onderzoek, de zaak kon regelen. Het zal meer dan vijfentwintig miljoen sterrenstelsels in het heelal in kaart brengen, reiken tot objecten slechts een paar miljard jaar na de oerknal, en moet ergens in het midden van 2020 worden voltooid.