18 maart 2019

(on-)mogelijke oplossingen voor de Hubble-spanning

Over de Hubble-spanning heb ik vaker geblogd – zie deze pagina met een overzicht van alle Astroblogs daarover. Die Hubble-spanning is kortweg gezegd de discussie tussen twee ‘kampen’ van waarnemers die met twee uiteenlopende waardes komen voor de constante van Hubble, de constante die aangeeft hoe snel het heelal uitdijt. De laatste tijd zijn daarover weer de nodige dingen gepubliceerd en ik geef die hieronder in kort bestek weer.

  • Ten eerste is er een internationaal team van sterrenkundigen, waaronder mensen van de Radboud Universiteit in Nijmegen, die denken dat zwaartekrachtgolven afkomstig van botsende neutronensterren (zie de afbeelding hierboven) wel eens duidelijkheid kunnen scheppen over de uitdijingssnelheid van het heelal en daarmee over de Hubble-spanning. Op basis van waarnemingen van die zwaartekrachtgolven én van het licht van de explosie die gepaard gaat met de botsing kunnen sterrenkundigen zowel de afstand van de neutronensterren bepalen als hun snelheid t.o.v. de aarde. En als je die twee parameters hebt kan de uitdijingssnelheid worden bepaald. Da’s geen theoretische exercitie, want ze hebben het al eens gedaan aan de hand van de waarnemingen door LIGO en VIRGO van de zwaartekrachtgolven van GW170817, veroorzaakt door twee botsende neutronensterren. Dat was de eerste keer en tot nu toe ook enige keer dat ze zo’n detectie gebruikten als ‘standaard sirene’. De onderzoekers denken dat je pakweg vijftig van dergelijke waarnemingen nodig hebt om een goede bepaling te kunnen maken van de waarde van de Hubble-constante en om daarmee de Hubble-spanning te kunnen beslechten. Botsende neutronensterren worden niet zo vaak waargenomen, dus we zullen nog wel enkele jaren moeten wachten tot dat gebeurd is. Bron: UCL.
  • Ten tweede zijn er sterrenkundigen die op een andere manier proberen om die uitdijingssnelheid meer exact te kunnen bepalen. Dat willen ze niet doen door supernovae van type Ia te meten (zoals het ‘Hubble-kamp’ het doet), door de kosmische microgolf-achtergrondstraling (CMB) te meten (zoals het ‘Planck-kamp’ het doet) of door de bovenstaande methode met zwaartekrachtgolven van botsende neutronensterren.

    Nee, wat Simon Birrer (Universiteit van Californië) en z’n team willen doen is waarnemingen doen aan quasars, die door zwaartekrachtlenzen versterkt worden in lichtkracht. Door dergelijke lenzen kan het licht van één quasar (da’s een ver verwijderd sterrenstelsel met een zeer actief centraal superzwaar zwart gat) in meerdere ‘kopieën’ worden verdeeld. Soms wordt door zo’n lens één quasar in twee of vier kopieën verdeel (een voorbeeld van zo’n dubbele kopie zie je hierboven). En door die dubbele of viervoudige lenssystemen te bestuderen denken Birrer en z’n team dat ze de Hubble constante beter kunnen bepalen. Waarnemingen die ze tot nu toe al hebben gedaan leiden tot een waarde van 72,5 km/s/Mpc, een waarde die in de buurt ligt van de waarde door het Hubble-kamp. Bron: Space.com.

  • Eén van de heelalmodellen die is geopperd om de Hubble-spanning op te lossen is het idee dat ons Melkwegstelsel gelegen is in het centrum van een ‘lokale leegte’, een enorm gebied van het heelal waar relatief weinig sterrenstelsels zijn, een zogeheten Hubble Bubble, zie de illustratie hieronder.

    Zo’n bel zou ervoor zorgen dat sterrenstelsels daar net buiten extra aangetrokken worden door clusters van sterrenstelsels met hogere dichtheden verder weg. En die extra aantrekking zou er dan weer voor zorgen dat de lokale waarde die we meten aan de Hubble constante hoger lijkt dan ‘ie in werkelijkheid is. Een drietal sterrenkundigen, waaronder Adam Riess (Nobelprijswinnaar voor het ontdekken in 1998 van de versnelde uitdijing van het heelal met waarnemingen aan type ia supernovae) hebben dit model onderzocht en aan de hand van waarnemingen aan 1295 supernovae beoordeeld. Wat blijkt: uit de waarnemingen blijkt niet dat er een lokale leegte is, want dat zou in de gegevens van de supernovae te zien moeten zijn als een scherpe ‘drop-off’ in de waarde van de Hubble constante en die is niet geconstateerd. Conclusie: zo’n lokale leegte kan de Hubble-spanning niet oplossen. Bron: Astrobites.

  • Tenslotte nóg een model dat recent is bedacht om te komen tot een oplossing voor de Hubble-spanning. Tot nu toe gingen we er altijd van uit dat het heelal twee fasen heeft gekend met een versnelde uitdijing, eerst de korte periode van inflatie in het zeer vroege heelal, toen het heelal exponentieel uitdijde, en momenteel (lees: afgelopen zeven miljard jaar) dat het heelal een versnelde uitdijing heeft dankzij de donkere energie. Een viertal sterrenkundigen oppert nu dat er wellicht nog een derde fase van versnelde uitdijing is geweest, eentje die in het vroege heelal zou hebben plaatsgevonden (ná de inflatiefase) en die door ‘vroege donkere energie’ zou zijn veroorzaakt. Om die derde fase te krijgen introduceren ze een nieuw veld, dat de energie gaf aan die extra fase van versnelling. Die derde fase zorgt ervoor dat de zogeheten geluidshorizon in het vroege heelal kleiner wordt – die geluidshorizon is de afstand die geluid kan hebben afgelegd tussen het moment van de oerknal en het ‘laatste oppervlak van verstrooiing’, het moment dat de fotonen van de CMB de vrije loop kregen (bij een roodverschuiving z van 1100), 380.000 jaar na de oerknal. Door die derde fase kan de waarde die het Planck-kamp vond voor de Hubble constante toenemen tot 70 km/s/Mpc, een stuk dichterbij de waarde van het Hubble-kamp en daarmee zou de Hubble-spanning voor een groot deel zijn opgelost. Bron: Astrobites.

Tot zover weer. Het blijft spannend, die Hubble-spanning. Wordt vervolgd. 😀

Reacties

  1. http://spits zegt

    ” is het idee dat.. ons heelal.. gelegen is in het centrum van een ‘lokale leegte’, een enorm gebied van het heelal waar relatief weinig sterrenstelsels zijn,
    moet dat niet zijn ..ons melkwegstelsel.. of begrijp ik het verkeerd ?

Laat wat van je horen

*

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

%d bloggers liken dit: