15 juli 2019

Hoe snel dijdt het heelal nou precies uit?

Het expanderende heelal

Al sinds Edwin Hubble eind jaren twintig van de vorige eeuw ontdekte dat het heelal steeds groter wordt stellen sterrenkundigen zich deze fundamentele vraag: hoe snel dijdt het heelal nou precies uit? En na negentig jaar weten we nog steeds het exacte antwoord niet, sterker nog, we zitten met de zogeheten Hubble spanning, die twee verschillende antwoorden geeft op die vraag. Het ene antwoord wordt geleverd door de instrumenten, zoals de Planck satelliet, die kijken naar het alleroudste licht van het heelal, de kosmische microgolf-achtergrondstraling, die dateert van 380.000 jaar na de oerknal, waarmee 13,8 miljard jaar geleden het heelal onstond. Het andere antwoord wordt geleverd door de instrumenten die Cepheïden en supernovae van type Ia bekijken en die zich gedurende de gehele evolutie van het heelal hebben voorgedaan – zie de genoemde pagina voor de precieze antwoorden.

Een mogelijke oplossing voor het vraagstuk van die Hubble spanning wordt geleverd door zwaartekrachtgolven afkomstig van botsende neutronensterren. Zwaartekrachtgolven zijn al vaak waargenomen, in de meeste gevallen van botsende zwarte gaten. Maar botsende zwarte gaten produceren alleen maar zwaartekrachtgolven, niets anders. Anders is het met botsende neutronensterren: naast zwaartekrachtgolven (rimpels in de ruimtetijd) zien we daarvan ook allerlei vormen van electromagnetische straling. De eerste waargenomen botsing van neutronensterren was op 17 augustus 2017, dat was de zogeheten kilonova GW170817. Sterrenkundigen kunnen aan de hand van de waargenomen zwaartekrachtgolven bepalen wat de afstand van de botsende neutronensterren is. En op basis daarvan kon een groep sterrenkundigen vorig jaar vaststellen dat de snelheid waarmee het heelal expandeert tussen 65,3 en 75,6 km/s/Mpc is, met een gemiddelde van 70,3, dat wil zeggen dat voor iedere megaparsec (da’s een afstandsmaat) die je verder gaat in het heelal met dat getal sneller uitdijt, een bereik dat aardig zit tussen de twee antwoorden van de Hubble Spanning. Probleem is alleen – zo blijkt uit een recente studie van een team onder leiding van said Kenta Hotokezaka (Princeton, VS) – dat je wel precies moet weten hoe de stand van de twee botsende neutronensterren was ten opzichte van de aarde, dus hoe waren die twee in hun draairichting georiënteerd t.o.v. de aarde, kijken we er vanaf de zijkant tegenaan, van bovenaf of ergens daartussen?

Mov3High[1] from Princeton University on Vimeo.

Om meer te weten te komen over de oriëntatie van de neutronensterren van GW170817 heeft de Princeton-groep allerlei simulaties uitgevoerd, waarvan je de resultaten hierboven ziet. Deze ene kilonova geeft de sterrenkundigen nog geen uitsluitsel over de precies snelheid van de uitdijing van het heelal, maar men denkt dat als er 15 van dergelijke botsingen worden waargenomen óf tussen de 50 en 100 waarvan alleen maar zwaartekrachtgolven worden waargenomen, dat men dan met zekerheid iets kan zeggen over de snelheid waarmee het heelal uitdijt en dat dan de Hubble spanning kan worden opgelost. Bron: Princeton.

Laat wat van je horen

*

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