21 mei 2019

Hoe donkere energie een gravitationele afstoting heeft

In 1998 werd door twee onafhankelijke teams van sterrenkundigen aan de hand van waarnemingen aan ver verwijderde type ia supernovae (exploderende witte dwergen) ontdekt dat ons heelal steeds sneller expandeert. Geen vertraging van de expansie, zoals ze eigenlijk hadden verwacht, door de aantrekkingskracht van alle materie in het heelal, maar juiste een versnelling in de expansie. Oorzaak van die versnelling: donkere energie, het mysterieuze goedje dat volgens de laatste metingen 68% van alle massaenergie in het heelal zou vormen, de rest zou bestaan uit donkere materie (27%) en gewone materie (5%). In tegenstelling tot de net zo mysterieuze donkere materie, die lokaal in dichtheid kan variëren, zou de donkere energie overal in het heelal dezelfde energiedichtheid hebben. En hij zou een afstotende werking hebben, een soort gravitationele afstoting, zoals je ‘t zou kunnen noemen. Nou is ‘t gekke dat donkere energie volgens de berekeningen een ‘gewone’ dichtheid heeft en wel van ~ 7 × 10-³º g/cm³, dus waarom zou de donkere energie dan niet ook gewoon aantrekken, zoals materie en donkere materie doen? De reden dat de donkere energie tóch afstotend werkt en niet aantrekkend komt door deze formule, in 1915 bedacht door Albert Einstein in zijn Algemene relativiteitstheorie:

Dit is de formule die laat zien hoe het heelal is gegroeid als gevolg van de dichtheid en druk van de massaenergie. Het klinkt ingewikkeld, maar waar het op neer komt is dat de bron van de zwaartekracht de energiedichtheid is (ρ in de formule) plus drie maal de druk (p in de formule). En da’s de crux van het verhaal, want die druk telt dus zwaarder mee dan de energiedichtheid. En laat de druk van de donkere energie nou negatief zijn! De druk en energiedichtheid van donkere energie zijn net zo groot, alleen is het ene negatief, het andere positief. En omdat de druk drie keer meetelt is het netto effect dat donkere energie afstotend werkt.

Daar komt bij dat donkere energie verbonden lijkt te zijn aan de ruimte, dat het wellicht een soort van eigenschap van ruimte zelf is. Een expanderend heelal betekent dat er steeds meer ruimte komt en dat betekent dus dat er geen sprake is van verdunning van donkere energie, maar juist van toename van de donkere energie, zoals je in de animatie hierboven ziet, Net Wright’s befaamde Dark Energy Piston. Om die reden had de donkere energie in de eerste fase van het heelal, toen het volume nog een stuk kleiner was, geen invloed op de snelheid van de expansie. Pas vijf miljard jaar geleden was de ommekeer en was er genoeg volume om er voor te zorgen dat de gravitationele afstoting van de donkere energie sterker werd dan de gravitationele aantrekking van de gewone en donkere materie en begon de versnelde expansie van het heelal. Bron: In the Dark + Preposterous Universe.

Reacties

  1. Etienne Durinck zegt

    Donkere materie = (niet helemaal ?) verdrongen anti materie uit ons universum tijdens de oerknal ?

  2. Ik kom in de formule geen vraagteken tegen.

  3. Ja het is wat Paul zegt. daar had het Griekse symbool van Rho moeten staan, voor de energiedichtheid. Maar die stomme WordPress editor van mij (grrrr…..) verandert dat continu in vraagtekens. Zucht… Net weer opnieuw ingevoerd met HTML code, & en dan rho en dan ;.

  4. Even wat citaten van NASA: bron https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-is-dark-energy
    “One explanation for dark energy is that it is a property of space. Albert Einstein was the first person to realize that empty space is not nothing.
    Another explanation for how space acquires energy comes from the quantum theory of matter. In this theory, “empty space” is actually full of temporary (“virtual”) particles that continually form and then disappear.
    Another explanation for dark energy is that it is a new kind of dynamical energy fluid or field, something that fills all of space but something whose effect on the expansion of the universe is the opposite of that of matter and normal energy.
    A last possibility is that Einstein’s theory of gravity is not correct. That would not only affect the expansion of the universe, but it would also affect the way that normal matter in galaxies and clusters of galaxies behaved.”
    Als DE een intrinsieke eigenschap van lege ruimte is behorend bij ons universum, dan betekent dat dat de lege ruimte waarin het expandeert die eigenschap blijkbaar nog niet heeft. Er zijn m.i. dus 2 verschillende soorten lege ruimtes: 1 met DE en de rest buiten ons universum zonder DE.

    • evandijken evandijken zegt

      Precies: ons heelal expandeert IN een grote lege ruimte…

      Binnen ons heelal heerst een grotere druk dan daarbuiten…

      Nóg wel…

  5. Wright’s Dark Piston blijft dus eeuwig uitzetten?

  6. Nee, het heelal dijt niet ergens in uit, ook niet in lege ruimte zonder donkere energie. Ruimte is iets, ook al is ‘ie leeg. Buiten het heelal is niets, geen ruimte, ook geen lege ruimte, nadah nothing rien. Zie deze blog daarover en de links daar weer in: https://www.astroblogs.nl/2018/12/16/het-expanderende-heelal-dat-moet-toch-ergens-in-expanderen/
    En ja, Wright’s Dark Piston blijft eeuwig uitzetten, tenzij er op een gegeven moment een kracht komt die weer sterker is dan de gravitationele afstoting van de donkere energie.

  7. Ja Arie, dat is wellicht de huidige hypothese van Sabine Hossenfelder en anderen, helaas valt het niet te bewijzen, nu niet, nooit niet, nadah 🙂 …. totdat een ander universum vanuit het “niets” ons pad kruist…. Er zijn nog teveel ongerijmdheden om de stelligheid van Sabine klakkeloos te accepteren. Ook NASA woordvoerders die ik citeer houden de mogelijkheid van een foutje van Einstein open die heel vaak door zijn tijdsgenoten is gecorrigeerd, zelfs met “zijn” beroemde formule!

  8. “En ja, Wright’s Dark Piston blijft eeuwig uitzetten, tenzij er op een gegeven moment een kracht komt die weer sterker is dan de gravitationele afstoting van de donkere energie.”.

    Light Energy !!! Het móet er zijn.

    Maar alle gekheid op een stokje. Ik zit een beetje met entropy te worstellen. Zowel bij de Dark Piston, als bij het totaalplaatje van het universum.

  9. Huysmans jimmy zegt

    Mss een domme vraag, kan er dan ook sprake zijn dat de donkere energie ook andere universum afstoot ( nemen we de aan dat multi versums bestaan)

    • 1) Domme vragen bestaan niet, slechts domme antwoorden. Ik hoop dat dit daar niet een van wordt.

      2) Als ik het goed begrijp, werkt DE over ruimte/afstand. Andere universa, mochten die al bestaan, zitten niet in de zelfde ruimte als waar wij in zitten. Onze heelal is heel groot, maar niet oneindig: de afstand tot waar het effect van de DE werkt/merkbaar is, is even eens tot die ‘grens’ beperkt.

      Of met de woorden van Arie(hier boven): “Nee, het heelal dijt niet ergens in uit, ook niet in lege ruimte…”
      Aangezien er ‘daar'(voorbij de grens van ons heelal) geen (lege) ruimte is, zijn er ook geen krachten effectief, lijkt mij.

      Groet, Paul

  10. ” Daar komt bij dat donkere energie verbonden lijkt te zijn aan de ruimte, dat het wellicht een soort van eigenschap van ruimte zelf is. Een expanderend heelal betekent dat er steeds meer ruimte komt en dat betekent dus dat er geen sprake is van verdunning van donkere energie, maar juist van toename van de donkere energie, ”

    Maar waar komt die energie vandaan om meer ruimte te creëren? Die ruimte bevat dan de vacuümenergie, die volgens mij ook niet verdunt wordt over het gehele universum gezien, en de ruimte bevat daarnaast dan ook nog een donkere energie die ook niet verdunt wordt over het gehele universum gezien. Waar komt al die energie vandaan om dit te creëren?

    • RudieV. Volgens mij kun je dat alleen beantwoorden als je van een string theorie uitgaat, waarbij elke vacuum string een soort interne springveer energiebron heeft, die er voor zorgt dat hij steeds in beweging blijft door botsingsprocessen met andere strings, in een z.g. Planck schaal ruimtevakwerk.
      Zie: Big Bang Energy out of Nothing, or a Compressed Rigid String Nucleus.
      http://vixra.org/pdf/1811.0002v1.pdf

      • Dankje Leo. Het zou kunnen, maar ik ben zelf ook nog maar eens op zoek gegaan(zoals wel vaker, maar het blijft en vaag onderwerp). Het is een vraag die ik mij al langer afvraag, iedereen heeft het maar over het uitdijen van het heelal, maar je leest weinig over waar die energie vandaan komt, het vacuum is natuurlijk niet leeg en bevat ook energie, dus als het universum steeds sneller uitdijt, komt er ook steeds sneller meer energie in het universum. Dus waar komt die energie dan vandaan?

        Maar het is jammer dat het artikel wel spreekt over het toenemen van de ruimte en daarmee ook donkere energie, maar niemand dan probeert te verklaren waar die energie dan opeens vandaan komt voor de ruimte en donkere energie, en wetenschap is natuurlijk om dingen te verklaren. 🙂 Dat zou toch een belangrijk onderdeel van de theorie moeten zijn, als je er dingen bij ‘verzint’ dat je ook probeert te verklaren.

        Ik kwam zelf nog eens op het volgende uit:
        https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2018/07/28/ask-ethan-where-does-the-energy-for-dark-energy-come-from/

    • Er is een hypothese die stelt dat de som van alle energie in het universum gelijk is aan 0, zo kan er toch iets uit niets ontstaan.
      https://en.wikipedia.org/wiki/Zero-energy_universe
      Dit gold m.i. niet ten tijde van de big bang… nul plus de vermeende kwantum fluctuatie die de energiebalans verstoorde en die explosief de compensatie triggerde t.b.v. die energetische onbalans, waarvan de som weer 0 moet worden. Ik zie het als een weegbalans die met een gewichtje van een halve gram spontaan doorslaat en die je dan met gewichtjes van 1 gram in balans moet brengen… dat lukt nooit omdat die halve gram ( halve kwantum) niet bestaat. Zo kan je aardig voortborduren op zo´n hypothese in de kleine uurtjes 🙂 .

  11. Hans van der Valk zegt

    Beste Arie,
    Pas 5 miljard jaar geleden was er de ommekeer met genoeg ruimte om ervoor te zorgen dat de gravitationele afstoting van de donkere energy sterker werd dan de gravitationele aantrekking van de gewone en donkere materie en begon de versnelde expansie van het heelal. Een expanderend heelal betekent dat er steeds meer ruimte komt en dat betekent dus dat er geen sprake is van verdunning van donkere energy, maar juist een toename van de donkere energy. De toename van donkere energy en de versnelde expansie van het heelal geeft mij de indruk dat het hier NIET gaat om een liniair – , maar om een exponentieel gebeuren .Ik zie dan in gedachten de Lorentz curve voor uit de speciale relativiteits theorie waar de curve de snelheid c nadert. Dat zou beteken dat het expanderende heelal zo’n groote snelheid krijgt, dat het hele heelal met alles daarin uit elkaar klapt.

    • Die exponentiële uitbreiding is nu niet aan de orde, die had je alleen in de allereerste fractie van een seconde van net na de oerknal. De donkere energie lijkt constant te zijn (wellicht iets toenemend, maar dat is niet veel zie dit bericht daarover van gisteren). Ik kom trouwens later nog met een blog over de expansie in het vroege heelal, wéér een nieuwe theorie. 🙂

  12. Donkere energie…. Kul.

    Het heelal wordt natuurlijk helemaal niet uit elkaar geduwd. Het wordt uit elkaar getrokken. Da’s heel wat anders.

Laat wat van je horen

*

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

%d bloggers liken dit: