21 november 2019

De Hubble-spanning: de kosmologische waarde lijkt de voorkeur te hebben boven de lokale waarde

Credit: Weikang Lin, Katherine J. Mack, Liqiang Hou.

Het is een poosje stil geweest rondom de Hubble-spanning – bekijk deze pagina met alle blogs over de Hubble-spanning, voor als je afgelopen drie jaar onder een steen hebt gelegen. Maar met het recent verschijnen van dit wetenschappelijke artikel is er weer genoeg stof tot nadenken en schrijven:

Investigating the Hubble Constant Tension — Two Numbers in the Standard Cosmological Model, Weikang Lin, Katherine J. Mack, Liqiang Hou

In de Hubble-spanning draait alles om de waarde van de Hubble-constante. De afstand tussen sterrenstelsels neemt toe sinds de oerknal van 13,8 miljard jaar geleden, doordat de ruimte uitdijt. Hoe verder een sterrenstelsel is verwijderd, hoe groter de snelheid waarmee het van ons af beweegt, hetgeen Edwin Hubble eind jaren twintig van de vorige eeuw ontdekte. De naar hem genoemde Hubble-constante is de verhouding tussen de snelheid en de afstand. Voor sterrenkundigen is die Hubble-constante een essentiële eenheid om nauwkeurig afstanden in het universum te bepalen. Die afstanden zijn weer belangrijk om in te schatten hoe helder of groot objecten zijn en dat helpt sterrenkundigen te begrijpen hoe het heelal zich heeft ontwikkeld. Probleem is nu dat er twee verschillende waardes worden gevonden voor de Hubble-constante, die ver uiteen liggen: de kosmologische waarde op grond van waarnemingen o.a. aan de kosmische microgolf-achtergrondstraling door Planck (H0=67,4 ± 0,5 km/s/Mpc) en de lokale waarde, gemeten met behulp van Cepheïden en type Ia supernovae door Hubble (H0=73,9 ± 1,6 km/s/Mpc).

In dat genoemde artikel kijken Lin, Mack en Hou niet alleen naar de Hubble-constante, maar betrekken ze er ook een andere parameter bij, de totale dichtheid van de materie in het heelal, een parameter die Omega wordt genoemd. Om de Hubble-constante en Omega te kunnen vaststellen hebben ze een veelheid aan waarnemingen verzameld en daar de uitkomsten van vergeleken, o.a. van de DES (Dark Energy Survey Year 1), BAO (Baryonic Accoustic Oscillations), WMAP (9-jaarsresultaten 2013) en Planck (Planck 2018, DR3). De ingewikkelde uitkomst van hun onderzoek zie je in de grafiek bovenaan, een tamelijk complex geheel. Het leverde niet alleen een nieuw resultaat op van de waarde van de Hubble-constante (H0=68,5 km/s/Mpc), maar ook een mogelijke oplossing van de Hubble-spanning:

Based on our analysis, the local measurement is the most outlying and therefore drives the bulk of the tension. This may suggest that the most likely solution to the tension is an alteration to the local result, either due to some previously unseen feature in our local cosmic environment, or some other unknown systematic effect.

Jawel, dat dus: als je aanneemt dat die Hubble-spanning er echt is, dan is het meer waarschijnlijk dat er iets schort aan de lokale waarde dan aan de kosmologische waarde. En niks nadah nieuwe natuurkunde, die achten ze kennelijk niet nodig. Bron: Francis Naukas + In the Dark.

Comments

  1. Theo Ruppert zegt

    Hoi Arie,
    Zou Nobelprijswinnaar (gekregen voor de constatering 21 jaar geleden van de versnelde uitdiijng van het heelal) Adam Riess vinden dat met deze Omega-exercitie de crisis in de kosmologie (eindelijk) is opgelost ?…

    Je houdt nauwgezet alle nieuwe metingen van de Hubble-constante bij.
    De nodige gaan verder dan HO=73,9.
    Neem bijv.:
    Riess, maart 2019, SHOES: 74,0
    HOLICOW op basis van “time delay cosmography” van 3 quasars, juli 2019: 76,8
    FP Elliptische Stelsels: 82 (volgens Achterberg)
    MPA, Zwaartekrachtlenzen, sept. 2019: 82

    De Hubble-spanning is dus meer dan 9%.
    Jij weet natuurlijk als geen ander dat dit niet het einde is van die spanning en van jouw verzamelblog daarover, toch ?…:)
    Gelukkig maar.

    • Cees Klaris zegt

      …”De ingewikkelde uitkomst van hun onderzoek…”

      Zou moeten zijn: de uitkomst van hun ingewikkelde onderzoek…(heh)

      Goed nieuws dat de nieuw berekende waarde dicht bij de (zuivere) Planck meting ligt. De benodigde constrains worden straks verder strak aangescherpt als de nieuwe meetinstrumenten zoals de JWST, Euclid, LSST etc. eindelijk operationeel zijn. Turen door cosmische misten en nebulae naar knipperende sfeerverlichting a lá Cepheïden lijkt niet precies genoeg volgens de analyse. En ook frappant dat het nog steeds helemaal niet duidelijk is of de vervorming oftewel ‘degeneracies’ van de meetwaarden nou komt door systematische miscalculaties of nieuwe natuurkunde of een combinatie van beide.

      Berekeningen om de afstanden te bepalen laten zien dat de uitgangspunten die je neemt om die waarden te berekenen niet consistent zijn, een beetje een kip en het ei verhaal. De spanning blijft voorlopig zeker en de haarlijnen, indien nog aanwezig, blijven zich sneller terugtrekken dan de Hubble constante.

  2. @Theo Ja, Adam Riess zal het zeker oneens zijn met dit resultaat. Hij is dé exponent van de hoge lokale waarde. Vast en zeker dat hij met nieuwe waarnemingen zal komen die zijn waarde bevestigen.
    @Cees Ik bedoel dat juist wel. Het onderzoek zal vast ingewikkeld zijn geweest, maar de uitkom is dat ook. Ik heb die grafiek bovenaan er als illustratie daarvan bijgezet. Het had ook een schilderij van Karel Appel kunnen zijn.

  3. Wybren de Jong zegt

    Wat doet die gele lijn met “cosmic age” erbij getypt, in de grafiek?
    Welke metingen liggen daaraan ten grondslag en wat kan men uit die metingen afleiden t.a.v. de H0?

  4. Cees Klaris zegt

    @Arie Je hebt het uiteraard correct geformuleerd, ik hang alleen de wijsneus uit 🙂

    Vroeger maakte men nog grapjes over de kunsten van Appel en de hoge prijskaartjes maar vooral de Cobra beweging heeft naar mijn smaak prachtige dingen gemaakt. Ze gingen o.a. uit van limitaties door (schilder) techniek die net zo expressief blijkt te zijn als de klassieke benaderingen. Primitiviteit die verfijning geeft zonder geforceerde complexiteit. Ik vind de grafiek ook wat weghebben van een Kandinsky (organische, langerekte vormen) en zou het zo kunnen inlijsten. De grote kunst van verantwoorde wetenschap zoals astronomie is dat het dat niet probeert te zijn.

  5. [ Sarcasme mode On]

    Van de week meende iemand hier nog dat de Bijbel wetenschappelijk verantwoord is, en alle antwoorden geeft.
    Misschien moet de NASA dan maar een Schriftgeleerde in de arm nemen om te achterhalen hoe groot de Hubbleconstante (nu) werkelijk is.
    Dan kan de Hubble-spanning als sneeuw voor de zon sublimeren. 😛

    Groet, Paul

    [Sarc Off]

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: