12 februari 2012

Is het Copernicaans principe nou wel of niet geldig?

Grappig is dat toch om te zien hoe twee grafieken over hetzelfde onderwerp tot een geheel andere interpretatie kunnen leiden. Het gaat in dit geval om grafieken die laten zien wat de energiedichtheid van donkere materie en donkere energie is geweest in de afgelopen 13,7 miljard dat het heelal bestaat. Met die grafieken kunnen we kijken of het Copernicaanse Principe geldig is, het door Nicolaus Copernicus (1473-1543) bedachte principe dat de Aarde en de daarop levende mensheid geen centrale, unieke en bijzondere plek in het heelal innemen. Kijk even naar de eerste grafiek:


Op de horizontale as zie je de afstand weergegeven in roodverschuiving z, op de vertikale as de relatieve energiedichtheid, waarbij de energiedichtheid van donkere energie en -materie altijd samen 1 is. Hoe die roodverschuiving opgevat moet worden moet je hier meer even lezen, maar ik volsta hier met te melden dat hoe verder de afstand is des te meer tijd het licht erover doet ons te bereiken, ergo hoe meer we terugkijken in de tijd. Roodverschuiving z=0 is nu, bij z=1089 ontstond de Kosmische Microgolf-achtergrondstraling en bij z=∞ vond de oerknal plaats.  De groene lijn is de energiedichtheid van donkere materie, de rode lijn die van donkere energie. Wat zien we aan de grafiek en dat met name aan de uitvergroting in de kleinere afbeelding: dàt de donkere energie pas zeer recent is gaan overheersen over de donkere materie, hetgeen in 1998 voor het eerst ontdekt werd door de waarneming van de versnelde expansie van het heelal. De energiedichtheid van donkere energie is afstotend, die van donkere materie aantrekkend, vandaar. Conclusie: als we de tijd uitdrukken in roodverschuiving zien we dat in die gehele reeks van z=1089 tot 1 er niets gebeurt en dat pas in onze tijd de donkere energie is gaan overheersen over de donkere materie. Anders gezegd: we nemen kennelijk een bevoorrechtte positie in het heelal in om dat te mogen meemaken en dus klopt het Copernicaanse Principe niet.

Of klopt het Copernicaanse Principe toch wel? 

Nou even naar een andere grafiek kijken, die óók de energiedichtheid van donkere materie en -energie laat zien:

Dit keer is de tijd afgebeeld in miljarden jaren. Zó bekeken zie je dat het moment dat de energiedichtheid van donkere energie de overhand kreeg boven dat van donkere materie ongeveer 4,5 miljard jaar geleden was. In de 13,7 miljard jaar geleden dat het heelal bestaat is dat al weer een poosje geleden. In déze grafiek dus geen bevoorrechtte positie voor de mensheid, die zich bij t=0 ophoudt, en dus kan met deze grafiek in de hand het Copernicaanse Principe overeind blijven. Kortom, het kan vriezen en ‘t kan dooien met dat principe. :-D :bron: Bron: Cosmic Variance.

Nicolaus Copernicus is eervol herbegraven

Copernicus' herbegrafenis

De Poolse sterrenkundige Nicolaus Copernicus, degene die in de 16e eeuw als eerste durfde te zeggen dat de planeten om de zon draaien en dat de zon in het middelpunt van het zonnestelsel staat, is voorzien van alle ceremonie herbegraven in een tombe van de kathedraal van Frombork in het noorden van Polen. In 2005 had men in een anoniem graf onder het hoofdaltaar van de kathedraal een lichaam gevonden, waarvan vermoed werd dat het van Copernicus was. Aan de hand van DNA-tests op een tand uit de schedel en op twee haren uit een boek dat Copernicus jarenlang in z’n bezit had kon men in 2008 het definitieve bewijs leveren dat het lichaam inderdaad van Copernicus was. Met behulp van Poolse forensische experts werd toen ook een gezichtsreconstructie gemaakt, die sterke gelijkenis vertoont met bekende portretten van Copernicus. Lees m’n blog maar over die bewijsvoering met de haren en over de gezichtsreconstructie. Afijn, hij is eervol herbegraven en da’s in sterk contrast met bijna 500 jaar geleden, toen Copernicus pas op het allerlaatste moment in z’n leven zijn boek met z’n revolutionaire ideeën over het zonnestelsel durfde te publiceren, bang dat hij was voor de katholieke kerk. Niet voor niets dat hij toen na z’n dood haastig werd begraven zonder poespas. Nu anno 2010 heeft hij eindelijk z’n laatste rustplaats gevonden. Bron: Astro Bob.

Aarde toch niet het centrum van het heelal

Centrum van het heelalEen poosje geleden kwamen enkele sterrenkundigen met de stelling dat Nicolaus Copernicus er wellicht naast zat om te denken dat de Aarde geen bevoorrechte plek inneemt in het heelal. Copernicus was de eerste die zei dat de Zon in het centrum van het zonnestelsel staat en dat de Aarde er samen met de andere planeten slechts omheen draait. De waarneming van het bestaan van donkere energie in 1998 aan de hand van waarnemingen aan verwegstaande supernovae deed sommigen twijfelen aan het Copernicaanse Principe. Als de Aarde zich midden in het centrum van een gigantische leegte in het heelal zou bevinden zou donkere energie niet hoeven te bestaan, aldus Robert Caldwell (Dartmouth College) en Albert Stebbins (Fermi National Laboratory, beiden VS). Dergelijke leegtes zijn enkele jaren geleden voor het eerst ontdekt. Een drietal sterrenkundigen van de Universiteit van British Columbia, te weten Jim Zibin, Adam Moss en prof. Douglas Scott, heeft het  Copernicaanse Principe echter weer in ere hersteld. Gebruikmakend van de data van de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) satelliet hebben de UBC-sterrenkundigen berekend dat die data niet overeenkomen met een centrale positie van de Aarde in een leegte.  En dus kan het idee van Caldwell en Stebbins op de schroothoop. Daarnaast ontdekten Zibin, Moss en Scott ook nog aanwijzingen in de WMAP-data dat het donkere energiemodel klopt. Maar dat verbaast inmiddels niemand meer. :-) Nou moet alleen dat bord hierboven nog even worden verwijderd. Bron: Eurekalert.

Copernicaans Principe opnieuw getest

Nicolaus CopernicusIn z’n De revolutionibus orbium coelestium (Over de omlopen van de hemellichamen), gepubliceerd in 1543, schreef Nicolaus Copernicus (1473-1543) dat de Aarde geen centrale, unieke en bijzondere plek in het heelal inneemt. We zijn niet het centrum van het heelal, maar draaien eens per jaar een bescheiden rondje om de Zon. Dat Copernicaanse Principe kan je ook veralgemeniseren: de mens neemt geen bijzondere positie in het heelal in. Lijkt anno 2008 gesneden koek, waar niemand aan kan tornen en waar zelfs het Vaticaan over begint te roepen dat het niet vreemd zal zijn als er elders in het heelal ook leven voorkomt. En toch zijn er onlangs twee artikelen verschenen in het vakblad Physical Review Letters over het Copernicaanse Principe (CP), waarin testen worden beschreven om het principe te bewijzen. Want ja, je kunt wel roepen dat de Aarde niet in het centrum van het heelal staat, maar bewijs dat maar eens. In het eerste artikel gebruiken Robert Caldwell (Dartmouth College) en Albert Stebbins (Fermi National Laboratory, beiden VS) de Cosmic Microwave Background1 om het CP te bewijzen. Zonder CP zou er volgens Caldwell en Stebbins geen noodzaak zijn voor het bestaan van donkere energie en om dan toch de waargenomen versnelling in de uitdijing van het heelal te verklaren zouden wij middenin een leegte moeten wonen, een plek waar relatief weinig sterrenclusters (lees: materie) voorkomen. Waarnemingen aan de CMB zou in dat geval een kleine anisotropie, een verschil in temperatuur, te zien moeten geven. Die afwijkingen zijn tot nu toe nooit opgemerkt, de CMB benadert een perfect zwart lichaam, maar het tweetal denkt dat met toekomstige waarnemingen, zoals met de Absolute Spectrum Polarimeter van de NASA, dergelijke afwijkingen wel waar te nemen zijn en dat het CP dan wel of niet kan worden geverifieerd.  Een tweede test voor het CP komt van het drietal Jean-Philippe Uzan (Pierre en Marie Curie Universiteit in Frankrijk), Chris Clarkson en George Ellis (beiden Universiteit van Kaapstad, Zuid-Afrika), die roodverschuivingen van sterrenstelsels willen gebruiken. De roodverschuivingen moeten uitwijzen of het heelal ruimtelijk homogeen is, hetgeen een uitvloeisel is het het CP. Mijn verwachting van beide testen: dat het Copernicaans Principe stand houdt. We nemen mijns inziens geen geprivilegiseerd punt in het heelal in, zowel in het zonnestelsel als in het totale heelal. Bron: Physics World.  

Noot:
  1. CMB, de kosmische achtergrondstraling, hier vaak beschreven. []

Switch to our mobile site