24 mei 2019

Hoe kon WMAP de donkere energie meten?

Het ISW-effect in de CMB

Het ISW-effect in de CMB

Gisteravond bij m’n presentatie over donkere massa en energie bij Christiaan Huygens kwam de vraag aan de orde hoe de WMAP-satelliet1 in staat was om nauwkeurig de hoeveelheid donkere energie te meten in het heelal. De vijf-jaar-data van de WMAP laten zien dat op dit moment 72,6% van het heelal bestaat uit donkere energie. Hoe kan die info verkregen worden uit de data van WMAP, die gemeten werden tussen 10 augustus 2001 en 9 augustus 2006 middernacht en die op 28 februari 2008 werd gepubliceerd? Ik kon gisteravond het antwoord op Paul z’n vraag niet bedenken, dus na een nachtje slapeloos heen en weer woelen heb ik het vandaag opgezocht. En is er een antwoord voorradig? Yep, gelukkig wel. 🙂 Het gaat namelijk om het zogenaamde Integrated Sachs-Wolfe (ISW) effect, genoemd naar Rainer Kurt Sachs en Arthur Michael Wolfe, die deze eigenschap van de CMB2 het eerst bedachten, al in 1967. Fotonen van de CMB zullen volgens Sachs en Wolfe te maken krijgen met gravitationele bronnen die ze onderweg naar de Aarde passeren. Wordt zo’n bron – bijvoorbeeld een cluster van sterrenstelsels – genaderd dan zal door de aantrekkingskracht de energie van de fotonen iets toenemen. Daarna moet het foton de bron verlaten en dat zal weer energie kosten. Netto energieverlies of -winst zal nul zijn. Maar als er donkere energie is, die een afstotende werking heeft, zal tijdens de passage van het foton de gravitationele bron in afmeting iets gegroeid zijn en de aantrekkingskracht zal daardoor afnemen. Netto resultaat is dat het foton hierdoor iets energie heeft gewonnen. En die energiewinst is zichtbaar in de hoekgrootte van de verschillende structuren die in de CMB-kaart te zien zijn, zowel in de warmere gebieden (waar clusters uit gegroeid zijn) als in de koelere gebieden (de leegten tussen de clusters). Die hoekgrootte wordt namelijk ietsje groter. Niet veel, slechts 1/10.000e ongeveer, maar het is door de WMAP gemeten (zie figuur hierboven). En daaruit kon WMAP die hoeveelheid donkere energie meten. Bron: Wikipedia.

Het ISW-effect

  1. De Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, een satelliet die de kosmische microgolf-achtergrondstraling heeft gemeten, het overblijfsel van de hete oerknal. []
  2. De Cosmic Microwave Background, oftewel die kosmische microgolf-achtergrondstraling. []

Reacties

  1. Hannes zegt

    Knap dat men uit die data van WMAP een dergelijk klein hoekverschil kan meten.

    Wat ik mijzelf wel afvraag is of een hogere resolutie effect heeft op die metingen. Vergelijk de foto's van Spitzer en Herschel maar, het verschil is evident.
    De golflengte van microgolfstraling is immers nog langer dan die van infrarood licht. Er is dus nog meer "wazigheid" in de foto's van de CMB verhoudingsgewijs.

    Meer oplossend vermogen zouden die kleine hoekverschillen wel eens onbeduidend kunnen maken, afwachten dus mijns inziens.

    Maar ik ben geen expert!

  2. Hannes zegt

    Overigens die "onbeduidende" 4 procent aan baryonische massa is wel altijd de rekenkundige basis voor de gehele interpretatie van die andere parameters: donkere materie en donkere energie.

    De aandacht bij rekenkundige processen gaat meestal uit naar de grootste rekenkundige noemer(s), in dit geval onbekenden.
    Zodra men natuurkundige processen vertaalt naar rekenkundige parameters hebben de natuurkundigen de neiging nadruk te leggen op variabelen met een grotere waarde.
    In het geval van donkere energie en donkere materie worden de variabelen dan ineens schijnbaar belangrijker dan de constante.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: