De onthulling deze zomer van de meest nauwkeurige kosmische foto die ooit is gemaakt van de verspreiding van donkere materie heeft astrofysici zowel verheugd als gefrustreerd.

Aan de ene kant, de nieuwe foto - genomen van het 'volwassen' universum, over de tweede helft van zijn geschiedenis van 13,8 miljard jaar - komt nauw overeen met de 'baby'-foto's die de afgelopen jaren afzonderlijk zijn gemaakt. Anderzijds, deze overeenkomst laat weinig ruimte voor de ontdekking van nieuwe fysica die de identiteit van donkere materie en een nog mysterieuzer fenomeen zou kunnen onthullen, donkere energie.

Drie onderzoekers namen onlangs deel aan een rondetafelgesprek, georganiseerd door The Kavli Foundation, over de nieuwe resultaten en hun implicaties voor het begrijpen van de geschiedenis van het universum.

"We zijn allemaal verbaasd dat deze twee foto's [van het vroege en moderne universum] in zoverre overeenkomen, " zegt kosmoloog Scott Dodelson, een van de leidende wetenschappers achter de nieuwe Dark Energy Survey-resultaten en voorzitter van de afdeling Natuurkunde aan de Carnegie Mellon University. Hij werkte voorheen bij het Fermi National Accelerator Laboratory en was verbonden aan het Kavli Institute for Cosmological Physics van de University of Chicago.

De nieuwe bevindingen, uitgebracht in augustus 2017, ondersteunen sterk het standaardmodel van de oerknalkosmologie. Volgens dit kader is het universum is meestal "donker, " samengesteld uit onzichtbare stoffen die, voor het grootste gedeelte, geen interactie hebben met de "normale" materie waaruit mensen bestaan, planeten en sterren. De resultaten toonden aan dat donkere materie 26 tot 27 procent van de inhoud van het universum uitmaakt; donkere energie, een kracht die de uitdijing van het heelal versnelt, ligt het leeuwendeel rond de 70 procent; en, normale materie is slechts 4 tot 5 procent van het totaal.

"Veertig jaar geleden, niemand had kunnen vermoeden dat we blijkbaar in een universum leven waarin de meeste materie bestaat uit dingen die geen interactie met ons hebben, en de meeste energie is niet eens materie! Het is nog steeds super geestverruimend, " zegt Risa Wechsler, een universitair hoofddocent natuurkunde aan de Stanford University en het SLAC National Accelerator Laboratory, evenals een lid van het Kavli Instituut voor deeltjesastrofysica en kosmologie. Wechsler is een van de oprichters van de Dark Energy Survey, die een telescoop in Zuid-Amerika gebruikt om miljoenen sterrenstelsels te observeren en de verdeling van donkere materie om hen heen af ​​te leiden.

Zo goed getest als het standaardmodel van de oerknalkosmologie is, de identiteit van donkere materie en donkere energie blijft ongrijpbaar. Veel wetenschappers hopen dat nieuwe waarnemingen, zoals die in augustus zijn uitgebracht, geeft aanwijzingen over wat erachter ligt, mogelijk een radicale heroverweging van bestaande theorieën afdwingen.

George Estathiou, die bijdraagt ​​aan de Dark Energy Survey, heeft gediend als een wetenschappelijk teamleider voor het Planck-ruimtevaartuig van de European Space Agency. Het was Planck die tussen 2009 en 2013 de "baby"-foto van het universum verkreeg.

"Een van mijn hoop voor Planck was dat het standaardmodel van de kosmologie zou breken en dat gebeurde niet, " zegt Efstathiou, die hoogleraar astrofysica is en voormalig directeur van het Kavli Institute for Cosmology aan de Universiteit van Cambridge. "Maar zou het niet absoluut geweldig zijn voor de kosmologie en voor de natuurkunde als dit zou gebeuren? Dus we moeten de stekker uit het stopcontact halen en zien. Misschien hebben we geluk."

Zoals Efstathiou suggereert, de Dark Energy Survey kan nog tot nieuwe inzichten leiden. De nieuwe resultaten zijn alleen gebaseerd op het eerste jaar van de waarnemingen van het project, die volgend jaar na vijf jaar afloopt. Al deze nieuwe gegevens "zullen ons in staat stellen om het standaardmodel van de kosmologie zo hard te raken als het ooit is getroffen, ' zegt Dodelson.

En in de jaren 2020 komen er nieuwe projecten online die de reikwijdte en details van kosmische structuurkaarten enorm moeten vergroten en onze huidige theorieën aan nog strengere tests moeten onderwerpen.

"Mijn gok is dat we de dingen helemaal verkeerd bekijken, "zegt Dodelson. "Iemand die vandaag acht jaar oud is, komt langs en ontdekt hoe hij alle gegevens kan begrijpen zonder mysterieuze nieuwe stoffen op te roepen."