27 mei 2019

Onderzoek aan quasars geeft nieuwe inzichten in de vroege expansie van het heelal [Update]

Impressie van quasars als afstandsindicatoren

Dát het heelal expandeert weten we sinds eind jaren twintig van de vorige eeuw, ontdekt door Edwin Hubble dankzij de roodverschuiving van sterrenstelsels. Dát het heelal versnelt expandeert weten we sinds 1998, toen twee onafhankelijke teams dankzij de ver verwijderde type Ia supernovae de versnelling konden meten, een gevolg van de gravitationele afstoting van de donkere energie. Wellicht dat we binnenkort opnieuw een nieuw inzicht krijgen in de expansie van het heelal, want recent onderzoek aan zeer ver verwijderde quasars – sterrenstelsels met een zeer actief superzwaar zwart gat in het centrum – heeft aanwijzingen gegeven dat de expansie in het vroege heelal mogelijk anders verliep dan we tot nu toe dachten.

Een impressie van een actief superzwaar zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel.

Dé graadmeter voor de expansie van het heelal is de Hubble constante, de verhouding van de snelheid waarmee een bepaalde afstand groter wordt door de metrische uitdijing van de ruimte en de grootte van die afstand. Het zal jullie niet ontgaan zijn dat we hier op de Astroblogs met de regelmaat van de klok verslag doen van het debat dat gaande is tussen twee ‘kampen’ die de Hubble constante Ho hebben gemeten en die elk met een eigen waarde aankomen. Aan de ene kant is er meting door de Planck sonde via onderzoek aan de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engelse afkorting: CMB)  van Ho=67,4 km/s/Mpc, aan de andere kant is er de meting van de Hubble en Gaia ruimtetelescopen via onderzoek aan Cepheïden in het lokale heelal en verre supernovae van Ho=73,5 km/s/Mpc. Belangrijk in dit verband: Planck keek naar de CMB, die dateert van 380.000 jaar na de oerknal (die zelf 13,8 miljard jaar geleden plaatsvond), Hubble keek naar supernovae tot negen miljard lichtjaar ver weg, dus een kleine vier miljard jaar ná de oerknal. Qua tijd zit er dus een flink gat tussen waar Planck en Hubble naar keken. Dat gat wordt nu opgevuld door waarnemingen die gedaan zijn met de Europese röntgensatelliet XMM-Newton aan 7000 quasars en die tot 12 miljard lichtjaar afstand reiken, precies in het gat van Planck en Hubble.

Dankzij onderzoek van Guido Risaliti (Università di Firenze, Italë) en Elisabeta Lusso (Durham University, VK) weten we dat er een verband is tussen de ultraviolette straling en röntgenstraling van quasars, een verband dat informatie oplevert over de afstand van quasars. Net zoals de beroemde Periode-Lichtkracht relatie van de Cepheïden, ontdekt door Henrietta Swan Leavitt in 1908, zorgt die relatie er voor dat ook quasars gebruikt kunnen worden als afstandsindicator. Het resultaat aan 1600 van de 7000 quasars zie je hierboven. Wat blijkt: de quasars tot pakweg acht miljard lichtjaar ver weg laten dezelfde snelheid van expansie van het heelal zien als de metingen gedaan met Hubble aan supernovae. Maar bij de verder weg staande quasars is iets opmerkelijks te zien: een verschil tussen de waargenomen expansie van het heelal en de voorspelling van die expansie op grond van het gangbare heelalmodel, het Λ-CDM model – de zwarte lijn in de grafiek versus de paarse stippellijn. Hoe dat verschil moet worden geïnterpreteerd is niet bekend, maar mogelijk dat er in dat vroege heelal iets plaatsvond wat op dit moment nog niet bekend is. Wellicht is er sprake van een donkere energie, die niet constant is, zoals we nu denken, maar die qua sterkte groeit in de tijd. En dat zou dan kunnen verklaren waarom de Planck meting aan Ho uit het allervroegste heelal zoveel afwijkt van de Hubble meting uit het latere heelal. Hier voor de geïnteresseerden het vakartikel over de waarnemingen aan de quasars, verschenen in Nature Astronomy. Bron: ESA.

[Update 29 januari 2019] Ik kwam deze video nog tegen over het onderzoek aan de 1598 quasars en de resultaten daarvan voor het inzicht over de donkere energie in het vroege heelal.

Bron: Chandra.

Reacties

  1. Ik heb zojuist nog even in een update van deze blog een video toegevoegd over het onderzoek aan de 1600 eh… 1598 quasars en de nieuwe inzichten die dat heeft opgeleverd over de donkere energie in het vroege heelal.

Laat wat van je horen

*

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

%d bloggers liken dit: