Laten type Ia supernovae ons zien dat donkere energie niet bestaat?

Credit: Astronomy & Astrophysics

In 2011 wonnen Saul Perlmutter, Adam Riess en Brian Schmidt de Nobelprijs voor de natuurkunde, omdat ze met hun teams onafhankelijk van elkaar in 1998 hadden ontdekt dat het heelal versneld uitdijt. Met CCD camera’s hadden ze in de jaren negentig type Ia supernova waargenomen, dat zijn witte dwergsterren die door massatoevoer van een begeleidende ster zwaarder worden dan de limiet van Chandasekhar en die dan kaboem gaan. Die boem is praktisch altijd even groot en daarom kunnen type Ia supernovae als goede standaard-kandelaar worden gebruikt, als betrouwbare afstandsindicator. Als je de schijnbare helderheid van de supernovae meet en je weet hun absolute helderheid, dan kan je gemakkelijk de afstand bepalen. Meet je vervolgens óók de roodverschuiving van het licht van de supernovae, dan weet je hoe lang het licht erover heeft gedaan om de aarde te bereiken.

Zo kunnen type Ia supernovae ontstaan: als een witte dwerg door massatoevoer van een begeleidende ster te zwaar wordt en explodeert. Credit: ESO.

Die twee gegevens samen – de afstand en de tijd die het licht nodig had de aarde te bereiken – vertellen je hoe snel het heelal uitdijt en op basis van waarnemingen aan pakweg 110 supernovae concludeerden de teams van Perlmutter, Riess en Schmidt dat het heelal versneld uitdijt. En waar komt die versnelling van de uitdijing door: door de donkere energie, algemeen beschouwd als de afstotende werking van de ‘quantum zero-point fluctuations of the vacuum‘. OK, dat was 1998, meer dan twintig jaar geleden. En toen waren daar Jacques Colin, Roya Mohayaee, Mohamed Rameez en Subir Sarkar. Dat viertal heeft onlangs een nieuwe dataset bekeken van type Ia supernovae, geen 110, maar 740 stuks. De gegevens komen uit de ‘Joint Lightcurve Analysis catalog‘ (JLA – hier te bewonderen) en die gegevens laten volgens de onderzoekers, die in november hun vakartikel hebben gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics, zien dat donkere energie niet bestaat.

Credit: Astronomy & Astrophysics

Het viertal heeft de gegevens van de JLA gecorrigeerd voor de ‘bulk flow’, de beweging van het Melkwegstelsel in het lokale heelal als gevolg van de zwaartekrachtswerking door nabije clusters en superclusters van sterrenstelsels. Het standaard-heelal model (het zogeheten Lambda-CDM model) gaat uit van een isotrope en homogene expansie van het heelal. Maar daar denken Colin en z’n collega’s heel anders over: hun gegevens laten zien dat er een dipool is in de expansie van het heelal, een voorkeursrichting. En die richting komt overeen met de dipool anisotropie van de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: CMB), aangegeven met de ster in de figuur hierboven. De roodverschuiving in de 740 supernovae is dus niet naar alle kanten toe hetzelfde (hetgeen je in een isotroop, homogeen expanderend heelal zou verwachten), maar is beïnvloed door de richting waarheen het Melkwegstelsel door de CMB beweegt. Technisch gezegd: de vier sterrenkundigen nemen op grond van de 740 supernovae een kosmische ‘deceleratie parameter’ waar van qm=-0,157 (d.w.z. de uitdijing van het heelal is aan het versnellen), maar die negatieve deceleratie nemen ze alleen waar in een specifieke richting qd=-8,03. Kortom, geen versnelling van de uitdijng die naar alle kanten even groot is, maar eentje, die een voorkeur heeft in de richting van de CMB-dipool. En daarmee is de donkere energie niet nodig om de versnelling te verklaren, de beweging van de Melkweg is voldoende. OK, daarmee is niet direct gezegd dat de donkere energie nu in de prullenbak kan. Op de statistische onderbouwing van het onderzoek van Colin et al zal vast worden gereageerd door de aanhangers van het Lambda-CDM model. En naast de type Ia supernovae waren er ook nog andere argumenten die het bestaan van donkere energie aannemelijk maken, zoals de ‘baryon acoustic oscillations’ en de CMB zelf. Wordt dus vast en zeker vervolgd. Bron: Phys.org + Backreaction.

Zeer zwaar stellair zwart gat in het Melkwegstelsel ontdekt

Impressie van het systeem van LB-1. Credit: YU Jingchuan, Beijing Planetarium, 2019.

Sterrenkundigen schatten het aantal zwarte gaten in ons Melkwegstelsel op zo’n 100 miljoen. Allemaal ‘stellaire’ zwarte gaten, ontstaan doordat zware sterren aan het einde van hun leven in een supernova-explosie hun buitenlagen wegblazen en hun kern implodeert tot zwart gat. Eén uitzondering op die grote schare van stellaire zwarte gaten: het superzware zwarte gat Sagittarius A* in het centrum van de Melkweg, die ruim vier miljoen keer zo zwaar als de zon is en die een hele andere ontstaansgeschiedenis heeft. Van de stellaire zwarte gaten die de sterrenkundigen kennen is de zwaarste 20 keer zo zwaar als de zon en bijna al die zwarte gaten kennen we omdat ze röntgenstraling uitzenden, omdat er vanuit een stellaire compagnon dichtbij hen materie naar het zwarte gat stroomt en die materie in een hete accretieschijf terechtkomt. Maar nu is daar door een Chinees team van sterrenkundigen onder leiding van Prof. Liu Jifeng (National Astronomical Observatory of China) een vreemde eend in de bijt gevonden: een stellair zwart gat dat met een massa van 69 (± 12) zonsmassa véél zwaarder is dan z’n soortgenoten. Het zwarte gat maakt samen met een blauwe subreus van spectraaltype B, die acht keer zo zwaar als de zon is, deel uit van het systeem genaamd LB-1. Met het LAMOST-instrument (Large Aperture Multi-Object Spectroscopic Telescope) in China heeft men LB-1 bestudeerd en daarmee was men in staat om de radiële snelheid (RV) van het systeem te meten, het heen en weer bewegen als gevolg van het aan elkaar trekken door de zwaartekracht (zie de grafiek hieronder met de meetresultaten).

Credit: LIU Jifeng et al / NAOC.

De ster en het zwarte gat blijken in 79 dagen om hun gemeenschappelijke zwaartepunt te draaien, 15.000 lichtjaar van ons vandaan. Er stroomt in LB-1 géén materie van de ster naar het zwarte gat en dat zorgt er voor dat er géén emissie van röntgenstraling is. Het zwarte gat is dan ook ontdekt dankzij die schommeling in z’n baan, niet vanwege de röntgenstraling en ook niet vanwege de zwaartekrachtsgolven die ‘ie uitstraalt – die zijn te zwak voor LIGO en Virgo. De vraag is hoe dit zeer zware stellaire zwarte gat is ontstaan. Men vermoedt dat het oorspronkelijk een systeem was met één ster en twee zwarte gaten en dat die twee zwarte gaten samengesmolten zijn tot één. Hier het vakartikel over het zwarte gat, deze week verschenen in Nature. Bron: Eurekalert + Francis Naukas.

Reusachtige stoftorens op Mars bieden meer inzicht in Marsweer

Een wetenschapsteam van NASA’s JPL, de Hampton Universiteit en ruimte-instituten uit San Diego en Colorado heeft onderzoek gedaan naar de grote Mars stofstormen. De planeetwijde stofstorm die Mars in 2018 teisterde en die de Opportunity-rover van NASA fataal werd, blijkt nieuwe inzichten te geven in het Marsweer en hoe het komt dat Mars zijn atmosfeer miljarden jaren geleden verloren heeft. Met gegevens van de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) heeft men gekeken naar stoftorens die door de stormen gevormd worden. Op Mars doen zich ruwweg eens in de tien jaar gigantische stofstormen voor die de planeet volledig kunnen bedekken. Deze stormen werden voor het eerst gezien door aardgebonden telescopen en bevestigd toen NASA’s Mariner 9-sonde Mars  bereikte, deze kwam in 1972 in een baan om Mars. Op foto’s verzonden door de Mariner trof men vervolgens een enigszins vage, grijsbruine planeet aan.
Lees verder

Astrofysici modelleren ‘tweeling’ Aarde in binair Alpha Centauri systeem

Een onderzoeksteam van het Georgia Institute of Technology heeft in het kader van NASA’s Exobiology Program een theoretische tweeling van de aarde gemodelleerd in een binair stersysteem i.c. Alpha Centauri. Het onderzoek onthulde dat zo een 87% van de exo-aarden die men in binaire systemen zou kunnen vinden, ashellingen moeten hebben die even stabiel zijn als die van de aarde, een belangrijk ingrediënt voor klimaatstabiliteit die de evolutie van complex leven begunstigt. “Meervoudige stersystemen komen vaak voor, ongeveer 50% van de sterren hebben binaire metgezelsterren. Dus deze studie kan worden toegepast op een groot aantal zonnestelsels,” aldus Gongjie Li, assistent professor aan Georgia Tech. Het team bestond naast prof. Li van GIT’s Centre for Relativistic Astrophysics verder uit projectleider Billy Quarles, tevens verbonden aan GIT en Jack Lissauer van NASA’s Ames Research Center. De Georgia Tech studie gaf ook meer inzicht in hoe het komt dat een van de sterren, in dit relatief nabije systeem, mogelijk meer bewoonbaar is dan de andere. Het wetenschappelijk artikel n.a.v. het onderzoek heet: “Obliquity Evolution of Circumstellar Planets in Sun-like Stellar Binaries” en verscheen recent in het Astrophysical Journal*.

Lees verder

Jupiter’s Grote Rode Vlek is helemaal niet aan het verdwijnen

Een serie foto’s van de Grote Rode Vlek, gemaakt in de lente 2019, waarop roodgekleurde ‘vlokken’ te zien zijn, die losraken. Credit: Chris Go.

De laatste jaren zijn zowel door sterrenkundigen als door amateur-astrofotografen foto’s van de Grote Rode Vlek van Jupiter gemaakt die duidelijk lieten zien dat de vlek, die al honderden jaren in de equatoriale zone op Jupiter als een enorme storm woedt, in omvang afneemt, dat ‘ie lijkt uiteen te vallen en dat ‘ie zelfs dreigt te verdwijnen. Maar de soep wordt niet zo heet gegeten als ‘ie wordt opgediend, aldus de sterrenkundige Philip Marcus (Universiteit van Californië, Berkeley). De foto’s van de Grote Rode Vlek tonen al jaren roodgekleurde ‘vlokken’ (Engels: flakes), die los raken van de vlek en die de indruk wekken dat er grote wolkenpartijen afbreken van de storm. Op een bijeenkomst op 25 november j.l. van de American Physical Society in Seattle hield hij een voordracht en daarin betoogde hij dat de onderliggende ‘vortex’ van de Grote Rode Vlek – de storm diep in de atmosfeer die ‘m gaande houdt – onverminderd in kracht en omvang is. Het klopt dat er in de lente dit jaar allerlei kleinere wolkenformaties in de Grote Rode Vlek verdwenen en dat er zogeheten ‘stagnatiepunten’ ontstonden, waarvandaan de rode vlokken zich verspreiden, maar dankzij een tweede circulatie, waarbij de vortex van bovenaf verwarmd wordt en van onderen gekoeld, blijft de vortex in stand. Bron: Eurekalert.

Superzwaar zwart gat ontdekt dat tot een recordafstand stervorming stimuleert

Credit: X-ray: NASA/CXC/INAF/R. Gilli et al.; Radio NRAO/VLA; Optical: NASA/STScI

Gebruikmakend van een aantal telescopen in de ruimte en op aarde hebben sterrenkundigen in een ver verwijderd sterrenstelsel een superzwaar zwart gat ontdekt die tot een recordafstand de vorming van sterren stimuleert. En da’s best bijzonder, want in de meeste gevallen werken superzware zwarte gaten juist remmend op de vorming van nieuwe sterren. Sterren ontstaan als moleculaire gas- en stofwolken afkoelen en krimpen, maar door hun sterke activiteit zorgen superzware zwarte gaten voor opwarming en dat verhinderd het ontstaan van nieuwe, jonge sterren. Niet dus in de quasar SDSS J1030+0524. Die is bestudeerd door de Chandra ruimtetelescoop (röntgenstraling), Karl Jansky Very Large Array (VLA, radiotelescopen op aarde), de Hubble Space Telescope (optisch en UV). Die quasar staat maar liefst 9,9 miljard lichtjaar ver weg, op de foto hierboven iets rechts van de heldere geelgekleurde voorgrondster (zie ook de gelabelde versie van de foto hieronder). Wat blijkt uit de waarnemingen: dat het superzware zwarte gat in het centrum van de quasar niet zorgt voor afremming van de stervorming in z’n omgeving, maar dat hij ‘positieve feedback’ geeft, zoals ze dat noemen, dat wil zeggen dat het de stervorming stimuleert. En dat niet alleen. Het blijkt dat die stimulering tot recordlengte plaatsvindt, dat tot een recordlengte van miljoenen lichtjaar afstand de vorming van sterren verhoogd is door de invloed van het zwarte gat.

De sterrenkundigen die het onderzoek deden denken dat de stervorming in zowel de quasar zelf als in vier sterrenstelsels in de buurt 100 tot 400% hoger is als in vergelijkbare sterrenstelsels. Al die sterrenstelsels zijn gelegen in de energierijke jet of straalstroom, die door het zwarte gat in SDSS J1030+0524 naar twee kanten toe wordt uitgespuwd. Hieronder een video over de quasar en z’n gedrag.

In Astronomy & Astrophysics zal een artikel verschijnen, hier alvast te lezen. Bron: Chandra.

Nederlandse antennes uitgerold achter de maan

Het uitrollen van een van de drie antennes. Deze serie van drie foto’s is genomen tijdens het uitrollen van een antenne op de QueQiao-satelliet die achter de maan hangt op zo’n 450.000 km van de aarde. De antenne is de zwart-witte staaf die van de kijker is afgericht. De met goudfolie bedekte kubus is de behuizing waarin de antenne anderhalf jaar op het uitrollen moest wachten. (c) Marc Klein Wolt/Radboud Universiteit

De drie antennes van de Nederlands-Chinese radiotelescoop die achter de maan hangt, zijn uitgerold. Dat heeft het Nederlandse team vandaag officieel bekendgemaakt. De Netherlands-China Low Frequency Explorer (NCLE) hing meer dan een jaar in de ruimte te wachten. Dat was langer dan oorspronkelijk gepland, omdat de bijbehorende communicatiesatelliet langer een Chinese maanlander moest bijstaan.

Voorheen werd de Chinese satelliet voornamelijk gezien als een communicatiesatelliet. De Chinese maanmissie heeft echter inmiddels de belangrijkste doelen gehaald. De Chinezen hebben de satelliet dan ook omgedoopt tot radio-observatorium. Daarmee is de Netherlands-China Low Frequency Explorer het eerste Nederlandse-Chinese ruimteobservatorium voor radioastronomie.

Marc Klein Wolt, directeur van het Radboud Radio Lab en leider van het Nederlandse team, is blij: “Ons belang in de Chinese Chang’e-4-missie is nu veel groter geworden. We mogen we tijdens de veertien dagen durende nacht aan de achterkant van de maan onze waarnemingen doen. Dat is veel meer dan eerder het idee was. De maannacht is nu van ons.”

Vorige week was Klein Wolt, met ingenieur Eric Bertels van antennebouwer ISISpace in China om het uitrollen van de antennes voor te bereiden. Bertels: “De lancering anderhalf jaar geleden was al superspannend natuurlijk, maar daar hadden we zelf geen invloed op. Nu het over ons eigen instrument ging, was dat wel anders.”

Albert-Jan Boonstra van ASTRON is verheugd te zien dat na drie jaar hard werken de antennes zijn uitgerold: “Dit is een unieke technologiedemonstratie die de weg vrijmaakt voor toekomstige radio-instrumenten in de ruimte.”

Heino Falcke van de Radboud Universiteit en wetenschappelijk leider van de Nederlands-Chinese radiotelescoop, kan bijna niet wachten op de eerste meetgegevens: “Eindelijk zijn we ‘in business’ en hebben een radioastronomie-instrument van Nederlandse komaf in de ruimte. Het team heeft ongelofelijk hard gewerkt en de eerste data zullen duidelijk gaan maken hoe goed het instrument werkelijk is.”

Het langer dan gepland wachten achter de maan had waarschijnlijk wel effect op de antennes. In het begin rolden de antennes soepel uit, maar het laatste stukje ging steeds lastiger. Het team heeft daarom besloten om eerst gegevens te verzamelen en later misschien de antennes verder uit te rollen. Met de kortere antennes is het instrument gevoelig voor signalen van zo’n achthonderd miljoen jaar na de oerknal, toen de eerste sterren zich vormden. Met de maximale lengte kunnen signalen van vlak na de oerknal opgevangen kunnen worden.

Credit: NCLE /Radboud Universiteit / NOVA / ASTRON / ISISpace.

Netherlands-China Low Frequency Explorer
De Netherlands-China Low Frequency Explorer (NCLE) is een prototype radiotelescoop om de zwakke radiosignalen van een periode net na de oerknal op te vangen. Deze signalen worden geblokkeerd door onze aardse atmosfeer. Daarom bevindt de telescoop zich op een satelliet die achter de maan hangt. Met die satelliet, QueQiao geheten, bestuurt de Chinese ruimtevaartorganisatie CNSA een lander die sinds begin 2019 op de achterkant van de maan rijdt. De Netherlands-China Low Frequency Explorer is in Nederland ontwikkeld door de Radboud Universiteit (Nijmegen), ASTRON (Dwingeloo) en het bedrijf ISISpace (Delft) met steun van de Nederlands Space Office. Bron: Astronomie.nl.

Rondom superzware zwarte gaten kunnen duizenden exoplaneten draaien

Een impressie van exoplaneten in de buurt van een superzwaar zwart gat. Credit: Kagoshima University.

Dat planeten rondom sterren draaien weten we al – we kennen inmiddels meer dan vierduizend exoplaneten bij andere sterren. Maar ze blijken ook om exotische objecten te kunnen draaien. Onderzoek van een Japans team van sterrenkundigen heeft namelijk laten zien dat het goed mogelijk is dat er rondom superzware zwarte gaten duizenden planeten kunnen draaien. Keiichi Wada (Kagoshima University) en z’n team bestudeerden zogeheten Active galactic Nuclei (AGN), actieve kernen van sterrenstelsels, waar zich een superzwaar zwart gat bevindt. Bij jonge sterren kunnen exoplaneten ontstaan als in de omringende ‘protoplanetaire stofschijf’ inkrimpingen plaatsvinden, doordat de wolken plaatselijk afkoelen. De accretieschijven rondom superzware zwarte gaten zijn omring door een donutachtige stofwolk en die bevat veel meer massa dan die protoplanetaire stofschijven – met een massa van honderduizend zonsmassa kunnen ze wel een miljard keer zo zwaar zijn.

Het standaardmodel van een AGN. Credit: Urry & Padovani (1995)

Die accretieschijven kunnen zo dicht zijn, dat de warmte van het centrale zwarte gat er niet doordringt en dat de temperatuur zo laag is dan ook daar zich exoplaneten kunnen vormen. En da’s precies wat de Japanners hebben berekend: dat vanaf een afstand van ongeveer 10 lichtjaar van het zwarte gat een ring van wel tienduizenden exoplaneten kan ontstaan, planeten die wel tien keer zo zwaar als de aarde zijn. Dáár op die afstand bevindt zich de zogeheten ‘sneeuwlijn’, waar de temperatuur zo laag is dat water er bevriest (zie de figuur hieronder – rsnow).

Credit: Keiichi Wada et al. 

Dáár voorbij de sneeuwlijn in de ‘circumnucleaire schijf’ kunnen zich de exoplaneten in een tijdsbestek van enkele honderden miljoenen jaren vormen. Hier het vakartikel over de exoplaneten rondom superzware zwarte gaten, dat morgen zal verschijnen in the Astrophysical Journal. Bron: NAO + Astrobites.

AstroTweets van de Week

Credit foto achtergrond: HUDF/Hubble/NASA/ESA

De plek op de maan waar de Chinese Longjiang-2 insloeg is gevonden door NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter.

Over Chinese ruimtevaaret gesproken: een deel van een gelanceerde Long March 3B raket kwam middenin een Chinees dorpje terecht. Oeps, foutje. 😯

Leuk zo’n stellair wijntje. 🙂

De enige keer in de geschiedenis dat mensen op een ander hemellichaam landden vlakbij een vaartuig dat er eerder was geland.

Korter kon dit hoofdstuk niet zijn.

Schitterend wintertafereel (je zou bijna denken dat ‘t niet echt is).

Aarde en maan als twee kleine lichtpuntjes, te zien tussen de ringen van Saturnus. Cassini heeft ‘m enkele jaren terug geschoten, dit schitterende plaatje.

Is de ruimte in het heelal nou vlak of toch gekromd?

De temperatuursverschillen in de kosmische microgolf-achtergrondstraling, gemeten door Planck. Credit: ESA/Planck Collaboration

Toen in 2018 de definitieve gegevens van de Europese Planck missie werden gepubliceerd, de ruimteverkenner die de kosmische microgolf-achtergrondstraling had bestudeerd (Engels: CMB), waren de meeste sterrenkundigen ervan overtuigd dat de ruimte in het heelal vlak is (Engels: flat). Dat betekende dat de ruimte ‘Euclidisch’ is, dat als je ergens in het heelal een willekeurig vlak zou nemen en je zou er een driehoek tekenen dat de drie hoeken dan samen 180 graden zouden zijn. Zend twee laserstralen in zo’n heelal evenwijdig aan elkaar een bepaalde richting uit en je weet dat in zo’n vlak heelal de stralen elkaar nooit zullen raken, iets wat in een gekromd, ‘niet-Euclidisch’ heelal wel het geval zou zijn.

Enkele weken geleden kwam een drietal sterrenkundigen – Alessandro Melchiorri (Sapienza University), Eleonora di Valentino (University of Manchester) en Joseph Silk (University of Oxford) met een artikel (gepubliceerd in Nature) waarin ze met een zekerheid van 99% stellen dat ze op basis van dezelfde Planck gegevens van mening zijn dat de ruimte in het heelal wel degelijk gekromd is, dat het een ‘gesloten heelal’ is en dat het heelal een bol is (zie kader hieronder voor nadere informatie over de termen).

De kromming van de ruimte heeft effect op de temperatuursverschillen in de CMB. Credit: Planck-collaboration.

Welke vorm heeft het heelal?
Als kosmologen over het heelal spreken als ‘open’ of ‘gesloten’, verwijzen zij meestal naar de vraag of de kromming negatief of positief is. Er worden drie varianten onderscheiden:

Vlak heelal
In een vlak heelal is de lokale kromming en de lokale meetkunde vlak. Er wordt algemeen aangenomen dat het wordt beschreven door een Euclidische ruimte, hoewel er een aantal ruimtelijke meetkunden zijn die vlak en begrensd in een of meer richtingen zijn (zoals bijvoorbeeld het oppervlak van een cilinder).Bij afwezigheid van donkere energie dijt een vlak heelal altijd maar uit, maar wel in een voortdurend vertragend tempo, waar de uitbreiding asymptotisch tot een bepaalde vaste waarde nadert. Met donkere energie zal de uitbreidingsvoet van het universum aanvankelijk vertragen, dit als gevolg van de invloed van de zwaartekracht, maar zal deze uiteindelijk toenemen. Het uiteindelijke lot van het heelal is hetzelfde als dat van een open heelal.Sterrenkundigen hanteren de dichtheidsparameter, Omega, die gerelateerd is aan de kromming van de ruimte. Omega is de gemiddelde dichtheid van het heelal gedeeld door de kritische energiedichtheid, dat wil zeggen die nodig is om te verzekeren dat het heelal vlak is. Zie ook de afbeelding hieronder.

De drie vormen van gekromde ruimte. Credit: WMAP/NASA.

Bolvormig of sferisch heelal – gesloten
Een positief gekromd heelal wordt beschreven door de bolmeetkunde en kan beschouwd worden als een driedimensionale hypersfeer of een andere sferische 3-variëteit (zoals de Poincaré-dodecaëderruimte), die alle quotiënten van de 3-sfeer zijn.

In een gesloten universum dat de afstotende werking van donkere energie ontbeert zal de zwaartekracht uiteindelijk de uitdijing van het heelal stoppen, waarna het heelal zal starten in te krimpen totdat alle materie in het waarneembare heelal instort tot een punt, een finale singulariteit, die naar analogie met de Big Bang wel de Big Crunch wordt genoemd. Als het heelal een grote hoeveelheid donkere energie bezit (zoals door recente bevindingen wordt gesuggereerd), dan kan de uitdijing van het heelal eeuwig doorgaan.

Het lot van het heelal bij de drie vormen van kromming. Credit: Schoolphysics.

Hyperbolisch heelal – open
Een hyperbolische heelal wordt beschreven door een hyperbolische meetkunde en kan lokaal worden gezien als een driedimensionaal analogon van een oneindig uitgebreide zadelvorm. Er bestaat een verscheidenheid aan hyperbolische 3-variëteiten en hun classificatie is niet helemaal duidelijk. Voor een hyperbolische lokale meetkunde worden veel van de mogelijke driedimensionale ruimten informeel hoorntopologieën genoemd, vanwege de vorm van de pseudosfeer, een canoniek model van de hyperbolische meetkunde.

Bron: Wikipedia.

De fotonen van de CMB die door Planck zijn bestudeerd dateren van 380.000 jaar na de oerknal, het moment 13,8 miljard jaar geleden dat ruimte en tijd ontstonden. Vanaf het moment dat de fotonen hun vrije weg startten (het moment dat het ‘laatste oppervlak van de verstrooiing‘ wordt genoemd) tot aan het moment dat ze de Planck ruimtetelescoop binnendrongen passeerden ze talloze clusters van sterrenstelsels, wiens massa zorgde voor een effect dat ‘zwaartekrachtslens’ wordt genoemd. Planck heeft die hoeveelheid ‘lensing’ gemeten en daarmee de dichtheid van massa in het heelal gemeten, een hoeveelheid die 9,47×10-27 kg/m³ bleek te zijn, zeg 5,7 waterstofatomen per kubieke meter. Er is ook een zogeheten ‘kritische dichtheid’ van het heelal – de grens aangevend tussen een open en een gesloten heelal – en laat die nou ook precies 5,7 waterstofatomen per m³ te zijn. Dát was de grondslag onder de aanname dat het heelal vlak is.

De Planck satelliet, die naar de CMB kijkt. Credit: Credit: ESA and the Planck Collaboration – D. Ducros

Melchiorri, di Valentino en Silk zijn ook in de CMB-gegevens van Planck gedoken en anders dan het Planck-team komen zij met een andere waarde voor de opgetreden hoeveelheid lensing. Uit hun analyse blijkt er een hogere dichtheid te zijn en een grotere hoeveelheid lensing. De dichtheid van het heelal is volgens het drietal 6 waterstofatomen per m³ en de dichtheid ligt 5% bóven de kritische dichtheid. Volgens hen is er daarmee sprake van een bolvormige heelal, eentje die gesloten is en uiteindelijk dus weer zal krimpen. Het Planck-team had overigens de afwijking in de gemeten lensing ook al geconstateerd, een afwijking die een statistische betrouwbaarheid van 3,4 sigma heeft, maar het Planck-team was van mening dat deze afwijking ruis is. Melchiorri, di Valentino en Silk beschouwen de afwijking duidelijk niet als ruis, maar als een echt signaal. Zij zijn ook van mening dat er naast de zes parameters die het heersende Lambda-CDM heelalmodel beschrijven er nog een zevende parameter moet komen: eentje die de kromming van de ruimte bechrijft.

Andere sterrenkundigen zijn sceptisch over het artikel van Melchiorri, di Valentino en Silk. Zij wijzen er bijvoorbeeld op dat de set gegevens door Planck verzameld zo gigantisch groot is dat er altijd wel afwijkingen in de orde van 3,4 sigma voorkomen, die helemaal niet echt hoeven te zijn. Ook is Planck niet de enige die roept dat het heelal vlak is. Zo blijkt ook uit de waarnemingen van de BOSS survey (waarbij men kijkt naar baryon acoustic oscillations) dat het heelal vlak is. Ook maakt een gesloten heelal een ander probleem nóg erger: het probleem van de Hubble-spanning. Kortom, wordt zeker vervolgd. Bron: Quanta Magazine + In the Dark