21 september 2019

Nieuwe waarde Hubble constante verrassend dicht bij de Planckwaarde voor vroege heelal

Hoe snel dijdt het heelal uit? Credit: NASA/JPL-Caltech.

De Hubble-spanning blijft nog wel over voortduren. Opnieuw is een bepaling gedaan aan de hand van waarnemingen van de Hubble constante, de verhouding van de snelheid waarmee een bepaalde afstand groter wordt door de metrische uitdijing van de ruimte in het heelal en de grootte van die afstand. Edwin Hubble ontdekte eind jaren twintig van de vorige eeuw aan de hand van roodverschuivingen van sterrenstelsels dat het heelal uitdijt en de naar hem genoemde constante (H0) is een indicatie voor de snelheid waarmee het heelal uitdijt. Probleem: de waarde voor H0 in het vroege heelal is een andere dan de H0 in het huidige heelal, da’s de Hubble-spanning in een notendop. Onlangs heeft men de waarde van H0 opnieuw proberen vast te stellen, dit keer met behulp van zwaartekrachtgolven.

Een impressie van twee botsende neutronensterren. Credit: NASA/Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

Men had dat al eens eerder gedaan aan de hand van zwaartekrachtgolf GW170817, die veroorzaakt werd door twee botsende neutronensterren, een rimpeling in de ruimte die op 17 augustus 2017 dwars door de aarde ging en die gepaard ging met elektromagnetische straling, door tientallen telescopen gedetecteerd. Nu heeft men behalve GW170817 ook de andere negen zwaartekrachtgolven bekeken, die allemaal gedetecteerd zijn tijdens waarneemperiodes O1 en O2 van Advanced LIGO en Virgo. Die waren allemaal afkomstig van botsende zwarte gaten. Die geven weliswaar geen elektromagnetische straling als ze botsen, maar aan de hand van catalogussen van sterrenstelsels, gelegen in de plekken aan de hemel waar deze zwaartekrachtgolven vandaan kwamen is men in staat ook die zwaartekrachtgolven mee te nemen in de waardebepaling voor Ho.

Credit: LIGO/Virgo Collaboration / B. Abbott, et. al.

Het resultaat is dat men uitkomt op Ho=68 +14/-7 km/s/Mpc (zie de grafiek hierboven, de paarse vertikale lijn), een waarde die verrassend dicht ligt bij de waarde die men met de Planck sonde vond, die naar de kosmische microgolf-achtergrondstraling uit het allervroegste heelal keek, Ho=67,4 ± 0,5 km/s/Mpc. En het ligt een stuk af van de waarde die op grond van nabije Cepheïden en type Ia supernovae is gedaan, die uitkomt op H0=73,9 ± 1,6 km/s/Mpc. De sterrenkundigen hopen door verdere waarneming van zwaartekrachtsgolven mét EM-straling de waarde nog exacter te kunnen bepalen. Doel daarbij is:

A complementary measurement of H0 from the multi-messenger GW astronomy sector would help clarify whether the current tension is a statistical anomaly or evidence for new physics beyond the ΛCDM model of cosmology.

Is er een statistische of instrumentele fout in de waardebepaling geslopen óf is er sprake van nieuwe natuurkunde? Kortom, de Hubble-spanning is nog steeds voelbaar. Hier het vakartikel over de nieuwe waardebepaling. Bron: Arxiver.

Reacties

  1. Het zou mooi zijn om nog een referentie te vinden waarmee bewezen kan worden dat H0 tijdens de expansie langzaam veranderd onder invloed van tijd.

  2. Michel Beekveld zegt

    Lolz…ik dacht dat die adevertentie een antwoord was.

    Zit trouwens wel een enorme foutmarge aan de eerste meting. Bijna 30%.
    De tweede en de derde methodes lijken veel nauwkeuriger.

    Zal na verloop van tijd wel naar elkaar toe groeien.

    • Cees Klaris zegt

      De huidige consensus is dat de waarde voor de Hubble constante afneemt naarmate we verder terugkijken in tijd. Metingen aan lokale variabele sterren geven een duidelijk hogere waarde aan dan metingen aan de CMB.

      En dan heb je nu ‘compact binary coalescences’ op 40 mpc van ons vandaan met een even lage waarde als wat Planck heeft gemeten aan de CMB. We hebben, uiteraard, voortdurend te maken met een chronisch tekort aan instrumentele resolutie maar het valt op dat metingen aan events/objecten zonder EM component (slechts van de host galaxy) of zonder een uitgesproken termische expressie zoals supernova’s een lagere waarde produceren dan 0 Kelvin botsingen of een koude achtergrond straling ongeacht afstand (lokaliteit). De dominantie (effect op de berekening) van de ‘koude’ metingen is meteen merkbaar bij gemixte schattingen want dan zakt de waarde of trekt sterk naar (zuiver) Planck toe. De paper berekent H0 aan de hand van de enige BNS in de array van meerdere samensmeltingen en dient de rest, allemaal BBH mergers, slechts als procentuele verbetering op de berekening wat nodig is vanwege het statistisch nadeel van weinig GW detecties dus een ruim onzekerheids budget.

      Hubble (1929) kwam eerst uit op een torenhoge km/s/mpc totdat het duidelijk werd dat hij de oppervlakte helderheid van hele clusters zat te meten in plaats van enkele sterren(stelsels).

      Hoe dan ook, de contemplatieve drama groeit met de dag zoals de paper dat aanhaalt in de inleiding:

      “…the tension between early universe measurements of H0 from Planck and local measurements from the SH0ES project has risen tothe 4.4- level.σ

  3. Kenneth Hensen zegt

    Dat ze nu nog steeds zo fout rekenen, daarmee doel ik erop dat de lichtsnelheid langzaam afneemt in de loop der tijd

  4. Cees Klaris zegt

    Het is allemaal nog toekomstmuziek maar we kunnen op zich sigma 5 snel bereiken door Pop lll items te meten met de JWST en dan uitkomen op H0>80 km/s/Mpc of iets dergelijks. Of komt Adv. Ligo/Virgo O3 met dezelfde waarden aan als O1/O2 maar dan statistisch verantwoord. De paper zegt duidelijk dat we de detectoren juist hebben gekalibreerd en dat we dus onze instrumenten kunnen vertrouwen. Of misschien een ander (zeer) lokaal event met H0<69 km/s/Mpc en we zijn er. Opties zat.

    Propagerend licht dat aan informatie wint door interactie met spacetime waardoor we een ogenschijnlijke redshift registreren. Nobel prijzen ingetrokken, de wetenschappelijke wereld op zijn kop.

    We wachten af wat de toekomst brengt en intussen ga ik leren spellen (hah).

  5. Een nieuw idee… “The original idea in the paper is to accept that another constant—Newton’s universal gravitation G, which also forms part of the equations on general relativity—may vary.”
    bron: https://phys.org/news/2019-08-solution-worst-ever-physics.html

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: