18 mei 2021

De versnelde expansie van het heelal opnieuw gemeten, onafhankelijk van CMB en supernovae

Opnieuw is de versnelde uijtdijing van het heelal gemeten. Credit: NASA, ESA, and M. Montes (University of New South Wales, Sydney, Australia)

De versnelde expansie van het heelal werd in eerste instantie door twee onafhankelijke teams ontdekt in 1998 aan de hand van ver verwijderde type Ia supernovae en later door metingen aan de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: CMB) door o.a. de Planck-satelliet. Recent is er een nieuwe meting van die versnelde expansie gedaan, die geheel onafhankelijk is van de metingen met de supernovae en CMB. Een team van sterrenkundigen onder leiding van Seshadri Nadathur (University of Portsmouth, VK) heeft gekeken naar zogeheten void-galaxy cross-correlations (zie de box hieronder).

Het kosmische web van leegten en filamenten

Credit: AKVO.

Het heelal bestaat op grote schaal uit filamenten van sterrenstelsels en daartussen grote leegtes of holtes, met diameters van 11 Mpc tot 150 Mpc (zie de afbeelding hierboven). Die leegtes zijn vermoedelijk gevormd door zogeheten baryonische accoustische oscillaties (BAO’s), die ten tijde van het vroege heelal voorkwamen, fluctuaties in de dichtheid van de materie, die zich als accoustische geluidsgolven voortplanten. Tussen de leegten en de temperatuursfluctuaties in de CMB – fluctuaties die ook weer een afspiegeling zijn van de verschillende dichtheden van de materie in het vroege heelal – zijn ook weer relaties of ‘correlaties’. Dat komt door het Sachs-Wolfe-effect: koudere gebieden in de CMB correleren met leegten en warmere gebieden correleren met filamenten vanwege roodverschuiving door de zwaartekracht (fotonen van de CMB schuiven naar het rode gedeelte van het spectrum als ze de zwaartekracht voelen). Aangezien het Sachs-Wolfe-effect alleen merkbaar is als het heelal wordt gedomineerd door straling of donkere energie, is het bestaan van lege ruimtes belangrijk in het leveren van fysiek bewijs voor donkere energie. De laatste is op haar beurt weer verantwoordelijk voor de versnelling in de expansie van het heelal.

Vandaar dat Nadathur en z’n team naar de data hebben gekeken die verzameld zijn met de Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) final DR12 data release en van de eBOSS DR14 Ly? BAO metingen, allen van het SDSS programma. De uitkomst van de studie is dat ze ook een versnelde uitdijing in het heelal waarnemen:

We find direct evidence of the late-time acceleration due to dark energy at > 10? significance from these data alone, independent of the cosmic microwave background and supernovae.”

Tevens hebben ze de Hubble constante gemeten, H0, de waarde van de Hubble parameter in het huidige heelal (zie ook de reacties daarover in deze recente Astroblog) . Daaruit blijkt dat ze twee waarden krijgen: Als ze kijken naar de gegegevens van de BAO’s en de leegten tot een roodverschuiving van z<2 dan krijgen ze H0=72,3+-1,9 km/s/Mpc – in de discussie van de Hubble-spanning de waarde van het late, huidige heelal, van het ‘kamp-Riess’. Maar als ze dan vervolgens ook kijken naar de gegevens van Lyman-alpha BAO’s (geen sterrenstelsels, maar emissielijnen van waterstof) vanaf roodverschuiving z>2 dan krijgen ze H0=69+-1,2 km/s/Mpc – een lage waarde die hoort bij het vroege heelal, het ‘kamp-Planck’. Kortom, een bevestiging van de versnelde uitdijing van het heelal (en daarmee ook een argument tegen de recente hypothese dat donkere energie wellicht niet bestaat) en een bevestiging dat er twee waarden zijn voor de Hubble constante H0 die ver uit elkaar liggen en die niet op statistische gronden verklaard kan worden. Hier het vakartikel van Nadathur et al. Bron: Diverse tweets, zoals deze:

Comments

  1. Cees Klaris zegt

    Wiki zegt: “The insides of voids often seem to adhere to cosmological parameters which differ from those of the known universe.”

    Een van de parameters die verschilt met regionen met relatief veel DM en baryonische materie is H0. Zou het kunnen dat door de diffusiteit de supervoids sneller uitzetten dan de gravitationeel gebonden superclusters en dat daarbij de clusters via een ‘ram pressure’-achtige mechanisme naar de muren en filamenten worden geduwd? Het inherente potentieel van vacuum of DE heeft minder tegenwerking van de zwaartekracht en is het effect van negatieve pressie groter dan in materie-rijke gebieden. De voids worden steeds ijler en expanderen relatief steeds sneller door het feedback effect. Dan zou DM wel wisselwerking moeten hebben met radiatie en dat is dan de correlatie met de CMB map. Warmere regionen duiden structuren aan met materie en koude regionen staan voor voids (kort door de bocht). De dynamiek van ontwikkeling op de grootste schaal zou dan niet lineair zijn en meer lijken op de ontwikkeling van organische cel structuren. Misschien is de discreetheid van de beschrijvende wiskunde niet capabel genoeg om het proces volledig te beschrijven en dat is dan de parallel met de kwantum wetmatigheid van onbepaaldheid. Er staat in de tweet dat ze aannames hanteren omtrent parameters in het begin en dat betekent dat we consequent doorrekenen met verwachte fouten (i.e. ergens moet je beginnen).

    Goede zaak dat we zover kunnen redeneren dat de incoherentie met sigma 4.4 duidelijk zichtbaar is. Dit wordt voorlopig afzien van een sluitende verklaring maar we weten tenminste dat we onszelf niet voor de gek houden. We hebben nu nog een wazig blik maar zijn niet blind en dat is al een heel mooi resultaat van de evolutie hier op Aarde.

  2. Harry Brunott zegt

    Ik ben een leek op dit gebied, snap maar 10%
    Vind het ondanks dat allemaal reuze interessant,
    en vooralt de laatste twee alinea’s zijn heel mooi.

  3. Eric Callebaut zegt

    Het kosmische web doet me steeds denken aan neuronen en fascineert me daarom. Waar lopen de wetten gelijk bij de vorming ervan zonder in de signatuurleer te vervallen?

  4. “Solved: The mystery of the expansion of the universe” link: https://phys.org/news/2020-03-mystery-expansion-universe.html . Ik begrijp er geen ruk van Arie, leven we in een bel?

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: