Er was veel opwinding toen wetenschappers getuige waren van de gewelddadige botsing van twee ultradichte, massieve sterren op meer dan 100 meter lichtjaar van de aarde eerder dit jaar. Ze vingen niet alleen de resulterende zwaartekrachtsgolven op - rimpelingen in het weefsel van de ruimtetijd - ze zagen ook een vrijwel onmiddellijke lichtflits. Dit is op zich al opwindend en was het eerste directe bewijs voor een samensmelting van neutronensterren.

Maar vanuit het perspectief van een kosmoloog, de fotofinish van de zwaartekrachtsgolven en de lichtflits heeft in één klap jarenlang onderzoek vernietigd naar een totaal losstaand probleem:waarom versnelt de uitdijing van het heelal?

Het blijkt dat ruimte en tijd eigenlijk veranderlijk zijn, buigzaam, flexibel en kronkelig, in plaats van constant, vast of onroerend. Dit is bekend sinds Einstein zijn algemene relativiteitstheorie publiceerde, wat verklaart hoe zwaartekracht de ruimtetijd vervormt. Met de subtiele effecten die deze veranderlijkheid veroorzaakt, moet zelfs in de GPS rekening worden gehouden die ervoor zorgt dat uw navigatiesysteem en iPhone werken.

Een voorspelling van de theorie van Einstein was dat het mogelijk zou moeten zijn dat ruimtetijd golven bevat, als het oppervlak van de zee. Deze zouden zichtbaar zijn als men kon, bijvoorbeeld, slaan twee zwarte gaten tegen elkaar. Deze voorspelling werd dramatisch gezien bij de eerste detectie van zwaartekrachtsgolven door het LIGO-experiment in 2015. De ontdekking opende een geheel nieuwe manier om de kosmos te onderzoeken, en kreeg de Nobelprijs voor natuurkunde.

De nieuwe detectie van zwaartekrachtsgolven door het samensmelten van neutronensterren heeft ook ingrijpende gevolgen voor ons begrip van het universum. Maar voor de kosmologen was de lichtflits 1,7 seconden na de zwaartekrachtsgolven de meest intrigerende waarneming.

De kosmische snelheidscamera

De vertraging van 1,7 seconden is belangrijk omdat het betekent dat de zwaartekrachtsgolven en de lichtgolven zich op bijna . hadden gereisd precies dezelfde snelheid. In feite zijn dit twee van de meest overeenkomende waargenomen snelheden ooit:de twee verschilden slechts één deel op 10 miljoen miljard.

Om dit in context te plaatsen, als de snelheidscamera's op de weg snelheidsverschillen zouden kunnen meten, zou je een kaartje krijgen voor het rijden van 30.0000000000000001mph in een 30mph-zone.

Vergeleken met de beste metingen waar kosmologen in de toekomst op hoopten, is dit een factor van een miljoen miljard keer beter. Rekening houdend met het feit dat de elektromagnetische golven enige tijd nodig hebben gehad om te ontsnappen aan de onrust van een botsing met een neutronenster, voor alle doeleinden is het snelheidsverschil nul.

Kosmologie zit een beetje in de problemen. We hebben een geweldig model dat de evolutie van het universum kan verklaren vanaf een fractie van een seconde voor de oerknal, tot nu ongeveer 14 miljard jaar later. Het probleem is dat om alle waarnemingen te verklaren, een mysterieuze energie genaamd "donkere energie" moet aan de modellen worden toegevoegd. Donkere energie is een groot probleem, het is goed voor ongeveer 70% van alle energie in het universum, en we hebben absoluut geen idee wat het is.

Donkere energie is Leuk vinden een anti-zwaartekrachteffect dat het heelal uit elkaar duwt en de uitdijing ervan versnelt. Dus om donkere energie uit te leggen, kosmologen hebben geprobeerd de theorie van Einstein te veranderen of te vervangen om te zien of een nieuwe theorie van ruimtetijd eindelijk de effecten van donkere energie zou kunnen verklaren.

Een manier waarop kosmologen dit probeerden te doen, was door de snelheid te veranderen waarmee zwaartekrachtsgolven en licht reisden. Er waren veel verschillende theorieën die deze component hadden - elk met een eigenaardige naam, zoals kwart- en kwintische galjoenen, vector-tensor theorieën, gegeneraliseerde proca-theorieën, bigravity-theorieën enzovoort. Zonder gegevens zou een van de theorieën correct zijn geweest, en er waren veel mensen die hoopten dat zij de volgende Einstein of Newton zouden kunnen zijn.

Waar zijn we nu?

Maar nu is in een enkele waarneming van een enkele neutronensterfusie een grote verscheidenheid van deze nu naar de kosmologische vuilnisbak gestuurd in een vlaag van papieren (hier, hier, hier, hier, hier en hier). Dus nog geen nieuwe Einstein.

Bij gebrek aan overtuigende gegevens, het is nog steeds mogelijk dat we Einstein kunnen updaten, zodat we rekening kunnen houden met donkere energie. Maar de schommelingen van de zwaartekrachtsgolfgegevens hebben heel weinig bewegingsruimte gelaten.

Alle theorieën die het snoeien hebben overleefd, zijn veel eenvoudiger dan voorheen; en de eenvoudigste theorie, en de koploper, is dat donkere energie de energie is van lege ruimte, en heeft toevallig de waarde die we waarnemen.

Een andere verklaring die bewaard is gebleven, is dat het een Higgs-achtig veld is. Het nu beroemde Higgs-deeltje is een manifestatie van een "Higgs-veld" - het eerste "scalaire veld" dat in de natuur is waargenomen. Dit is een veld dat op elk punt in de ruimtetijd een waarde heeft, maar geen richting. Een analogie is een drukkaart op een weersvoorspelling (overal waarden maar geen richting). Een windkaart, anderzijds, is geen scalair veld omdat het snelheid en algemene richting heeft. Behalve Higgs, alle deeltjes in de natuur worden geassocieerd met "kwantumvelden" die niet scalair zijn. Maar net als de Higgs, donkere energie zou een uitzondering kunnen zijn:een alomtegenwoordig scalair veld dat het universum in alle richtingen uit elkaar duwt.

Gelukkig hoeven we niet lang te wachten voordat nieuwe telescopen de resterende theorieën zullen testen en een groot stuk van de kosmologische puzzel zal worden voltooid.

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