23 december 2014

South Pole Telescope bevestigt het bestaan van donkere energie

Het door de South Pole Telescope waargenomen ‘power spectrum’ van de CMB

Sinds 2007 staat op de ijskoude Zuidpool de South Pole Telescope (SPT), een radiotelescoop met een schotel van tien meter, die voornamelijk gebruikt wordt om de kosmische microgolf-achtergrondstraling te bestuderen – het restant van de hete oerknal, waarmee 13,7 miljard jaar geleden het heelal ontstond. Het valt niet mee om daar onder de barre omstandigheden waar te nemen, af en toe is het er onder de -50 °C, brrrrrr… Maar goed, met die SPT is men er in geslaagd om de CMB – da’s de Engelse afkorting van die achtergrondstraling – met een ongeëvenaarde precisie waar te nemen. In de CMB kan men minieme temperatuursverschillen (≈ 30 μK) detecteren, iets wat sterrenkundigen al sinds de tijd van de COBE-satelliet begin jaren negentig doen. Deels zijn die verschillen te verklaren door verschillen in de dichtheid van de materie in het vroege heelal, deels zijn ze te danken aan het feit dat de fotonen (lichtdeeltjes) van de CMB onderweg op hun lange tocht naar de aarde clusters van sterrenstelsels passeren en daar wat energie mee krijgen. Dat laatste effect wordt ook wel het Sunyaev-Zel’dovich effect (SZE) genoemd, naar twee Russen die er voor het eerst mee op de proppen kwamen. Het SZE is uitgebreid bestudeerd met de SPT en daar zijn vorige week de resultaten van bekend gemaakt. In de grafiek linksboven je die resultaten in de vorm van een zogenaamd ‘power spectrum’, een grafiek waarin de omvang van de temperatuursvariatie een functie is van de multipole \ell, waarbij een grote \ellcorrespondeert met een kleine schaal aan de hemel. \ell=100 komt overeen met ongeveer 1° aan de hemel.

De South Pole Telescope (SPT)

In de grafiek zie je naast de SPT-gegevens ook de zevenjaarsgegevens van de WMAP-satelliet, de opvolger van COBE. De WMAP kon heel goed de variaties met grote afmetingen aan de hemel bekijken, dus met kleine \ell, terwijl de SPT vanaf de koude zuidpool met een scherpe resolutie de variaties met kleine afmetingen ziet. En als je die blauwe stippellijn in de grafiek bekijkt: die is fantastisch! Je ziet ‘m helemaal samenvallen met de doorgetrokken lijn, welke een voorspelling is volgens het ΛCDM model, het model dat uit gaat van een kosmologische constante Λ en ‘cold dark matter’, donkere materie die uit gaat van het bestaan van trage, zware deeltjes van donkere materie. Die kosmologische constante Λ is ooit door Albert Einstein bedacht en steeds meer blijkt ‘ie het bij het rechte eind te hebben gehad. Sinds 1998 denken de sterrenkundigen dat Λ een kracht is die tegengesteld is aan de zwaartekracht en die er voor zorgt dat het heelal steeds sneller uitdijt. Sinds die tijd kennen we Λ beter als de ‘donkere energie’. Als de gegevens van WMAP en SPT gecombineerd worden blijkt dat het bestaan van donkere energie na de ontdekking met behulp van type Ia supernovae in 1998 bevestigd is met een statistische betrouwbaarheid van 5,4σ. Mmmmmm, niet slecht. OK, nou nog even wachten op de CMB-gegevens van de Planck-satelliet, de opvolger van WMAP, welke in 2013 zullen verschijnen. :bron: Bron: Cosmic Variance + Francis the Emule.

Bookmark/FavoritesShare

Laat wat van je horen

*


× 9 = achttien