Hoe oud is ons heelal en hoe groot is het? Een team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Hawai'i in Mānoa, astronomen Brent Tully en Ehsan Kourkchi van het Instituut voor Astronomie, heeft de grootste verzameling ooit samengesteld van zeer nauwkeurige melkwegafstanden, genaamd Cosmicflows-4. Met behulp van acht verschillende methoden maten ze de afstanden tot maar liefst 56.000 sterrenstelsels. De studie is gepubliceerd in The Astrophysical Journal .

Sterrenstelsels, zoals de Melkweg, zijn de bouwstenen van het heelal, elk bestaande uit tot enkele honderden miljarden sterren. Sterrenstelsels buiten onze directe omgeving razen weg, sneller als ze verder weg zijn, wat een gevolg is van de uitdijing van het heelal die begon op het moment van de oerknal. Metingen van de afstanden van sterrenstelsels, gekoppeld aan informatie over hun snelheden van ons vandaan, bepalen de schaal van het heelal en de tijd die is verstreken sinds zijn geboorte.

"Sinds sterrenstelsels honderd jaar geleden als gescheiden van de Melkweg werden geïdentificeerd, hebben astronomen geprobeerd hun afstanden te meten", zei Tully. "Door onze meer nauwkeurige en overvloedige hulpmiddelen te combineren, kunnen we de afstanden van sterrenstelsels en de bijbehorende uitdijingssnelheid van het heelal en de tijd sinds het ontstaan ​​van het heelal meten met een precisie van een paar procent."

Uit de nieuw gepubliceerde metingen hebben de onderzoekers de uitdijingssnelheid van het universum afgeleid, de Hubble-constante of H₀ . De studie van het team geeft een waarde van H₀ =75 kilometer per seconde per megaparsec of Mpc (1 megaparsec =3,26 miljoen lichtjaar), met een zeer kleine statistische onzekerheid van ongeveer 1,5%.

Er zijn een aantal manieren om afstanden van sterrenstelsels te meten. In het algemeen richten individuele onderzoekers zich op een individuele methode. Het Cosmicflows-programma, aangevoerd door Tully en Kourkchi, omvat hun eigen originele materiaal van twee methoden en bevat bovendien informatie uit veel eerdere onderzoeken. Omdat Cosmicflows-4 afstanden bevat die zijn afgeleid van een verscheidenheid aan onafhankelijke, verschillende afstandsschatters, zouden onderlinge vergelijkingen een grote systematische fout moeten beperken.

Kosmisch dilemma

Astronomen hebben een raamwerk samengesteld waaruit blijkt dat de leeftijd van het universum iets meer dan 13 miljard jaar oud is, maar in de details is een dilemma van groot belang gerezen.

Fysica van de evolutie van het heelal op basis van het standaardmodel van de kosmologie voorspelt H₀ =67,5 km/s/Mpc, met een onzekerheid van 1 km/s/Mpc. Het verschil tussen de gemeten en voorspelde waarden voor de Hubble-constante is 7,5 km/s/Mpc - veel meer dan verwacht kan worden gezien de statistische onzekerheden. Ofwel is er een fundamenteel probleem met ons begrip van de fysica van de kosmos, ofwel is er een verborgen systematische fout in de metingen van de afstanden van sterrenstelsels.

Cosmicflows-4 wordt ook gebruikt om te bestuderen hoe sterrenstelsels afzonderlijk bewegen, naast het meestromen met de algehele uitdijing van het universum. Afwijkingen van deze vloeiende uitdijing ontstaan ​​door de zwaartekrachtsinvloeden van klonten materie, op schalen variërend van onze aarde en zon tot congregaties van sterrenstelsels op een schaal van een half miljard lichtjaar. De mysterieuze donkere materie is de dominante component op grotere schalen. Met kennis van de bewegingen van sterrenstelsels als reactie op de massa om hen heen, kunnen we de banen nabootsen die sterrenstelsels hebben gevolgd sinds ze werden gevormd, waardoor we een beter begrip krijgen van hoe de enorme, door donkere materie gedomineerde structuren van het universum zich in de loop van de eonen hebben gevormd van tijd. + Verder verkennen

Vindt de James Webb-ruimtetelescoop de verste, oudste, jongste of eerste sterrenstelsels? Een astronoom legt uit