24 oktober 2021

Het heelal is opgemeten met een belachelijk hoge nauwkeurigheid

Credit: Zosia Rostomian, Lawrence Berkeley National Laboratory

Onderzoekers van de Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) hebben vandaag bekend gemaakt dat zij de afstand bepaald hebben tot alle sterrenstelsels binnen zes miljard lichtjaar, met een ongeëvenaarde nauwkeurigheid van slechts één procent! De metingen kunnen helpen om de eigenschappen van donkere energie nog beter te bepalen – de mysterieuze substantie die ervoor zorgt dat het heelal steeds sneller uitdijt. Het bepalen van afstanden is een fundamentele uitdaging binnen de sterrenkunde. Zodra je iets aan de hemel ziet staan, hoe ver is dat dan? Zodra je de afstand weet, wordt het plots een stuk eenvoudiger om ook de rest te weten. Astronomen hebben verschillende technieken gebruikt om kosmische afstanden te meten. Binnen het zonnestelsel is het eenvoudig: met radar kun je de afstanden behoorlijk accuraat bepalen.Buiten het zonnestelsel zijn astronomen afhankelijk van andere technieken. Ongeacht de methode, zal ieder meting een onzekerheid bevatten, die wordt uitgedrukt in procenten. Stel dat je de afstand tussen Washington en New York zal meten (322 kilometer) binnen 3,2 kilometer van de werkelijke waarde, dan heb je gemeten met een nauwkeurigheid van 1 procent.Slechts een paar honderd sterren en enkele sterrenclusters staan dichtbij genoeg om hun afstand tot de aarde te bepalen met een nauwkeurigheid van 1 procent. Vrijwel al deze objecten staan op een afstand van maximaal een paar duizend lichtjaar – binnen de Melkweg dus. Nu heeft men binnen het BOSS-project de afstanden bepaald van objecten die miljoenen keren verder weg staan, maar met dezelfde nauwkeurigheid van 1 procent!Maar hoe heeft men dit huzarenstukje geflikt? Men heeft hiertoe gebruik gemaakt van “baryonische akoustische oscillaties” (BAO’s) – subtiele rimpels in de verspreiding van sterrenstelsels in de kosmos. Deze rimpels zijn de indrukken van drukgolven die door het vroege universum gereisd zijn. Het universum was toen dusdanig heet en dicht, dat lichtdeeltjes met dezelfde snelheid bewogen hebben als de neutronen en protonen (samen baryonen genoemd).De oorspronkelijke grootte van deze rimpels is onbekend. Hun grootte kan vandaag de dag bepaald worden door sterrenstelsels in kaart te brengen. Dankzij deze metingen heeft de natuur ons een prachtige liniaal gegeven om afstanden te meten. Deze liniaal blijkt ongeveer een half miljard lichtjaar lang te zijn! Op deze manier kan men heel precies de afstand meten tot objecten die ontzettend ver weg staan!Om deze metingen te verrichten moesten astronomen de locatie bepalen van 1,2 miljoen sterrenstelsels. BOSS maakt gebruik van gespecialiseerde instrumenten om precieze metingen te verrichten van 1000 sterrenstelsels tegelijkertijd! Dat betekent dat men op een enkele heldere nacht wel 8000 sterrenstelsels en quasars aan de catalogus kan toevoegen.De BOSS-metingen lijken in overeenstemming te zijn met een vorm van donkere energie die altijd constant blijft – de zogenaamde kosmologische constante. Dit is één van de zes nummers die noodzakelijk zijn om een model te maken dat een correcte omschrijving geeft van de vorm en structuur van het universum. Bron: SDSS IIIHet volledige onderzoek kan hier en hier gelezen worden.

Comments

  1. “De oorspronkelijke grootte van deze rimpels is onbekend. Hun grootte kan vandaag de dag bepaald worden door sterrenstelsels in kaart te brengen. Dankzij deze metingen heeft de natuur ons een prachtige liniaal gegeven om afstanden te meten. Deze liniaal blijkt ongeveer een half miljard lichtjaar lang te zijn! Op deze manier kan men heel precies de afstand meten tot objecten die ontzettend ver weg staan!”

    Dit deel van de uitleg begrijp ik niet. Is het mogelijk om het nader uit te leggen?
    Hartelijk dank daarvoor!

    • Olaf van Kooten zegt

      BAO’s zijn enigszins bolvormige verdichtingen in de concentratie van sterrenstelsels. Aangezien ze ontstaan zijn uit “bellen” in het dichte plasma van na de oerknal, worden ze geacht om allemaal een vergelijkbare grootte te hebben. Ze hebben de lokale BAO gemeten en die blijkt 500 miljoen lichtjaar breed te zijn.

  2. Enceladus zegt

    @ Olaf: Moeten we die BAO’s zien als een soort driedimensionaal raster? Zeg ik dat goed zo?

    groet,
    Gert (Enceladus)

Speak Your Mind

*

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