Site pictogram Astroblogs

Massabepaling heelal levert een nieuw probleem op: de Sigma-Acht Spanning

credit: NASA/JPL/STScI Hubble Deep Field Team

Hoe zwaar is het heelal? Die vraag staat centraal in een onderzoek dat de ‘Kilo-Degree Survey‘ (KiDS) wordt genoemd. Samen met nog een ander onderzoek – de ‘VISTA Kilo-Degree Infrared Galaxy Survey‘ (VIKING) – hebben sterrenkundigen die simpele vraag proberen te beantwoorden. OK, eigenlijk mag je de vraag zo niet stellen, maar moet je ’t hebben over de massa, hoeveel massa heeft het heelal. Al meer dan honderd jaar proberen sterrenkundigen de massa van ’t heelal te meten en da’s best lastig, zeker als je weet dat het grootste deel onzichtbaar is, bestaat uit donkere materie. Maar daarvan kan je toch weten waar het zit en in welke hoeveelheden, want het heeft ook zwaartekrachtsinvloed en die is meetbaar met behulp van zwaartekrachtslenzen. En je kan het ook meten door naar de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: CMB) te kijken, de restant-straling van de hete oerknal, waarmee 13,8 miljard jaar geleden het heelal ontstond. Maar wat blijkt nu – en ik denk dat je ‘m al voelt aankomen: de resultaten tussen deze twee methodes geven verschillende waarden te zien!

Credit: H. Hildebrandt et al.

Bij de metingen draait het om de parameter genaamd sigma-acht, σ-8, die niet alleen de dichtheid van de materie in het heelal aangeeft, maar ook de mate waarin materie aan elkaar klontert [1]Ik had σ-8 ook staan in mijn blog over de kosmologische parameters. Het is één van de afgeleide parameters.. Na waarnemingen met de twee onderzoeksmethodes aan 15 miljoen sterrenstelsels verspreid over een gebied van 350 vierkante graad aan de hemel komen de onderzoekers uit op σ-8=0,74 (de groene lijn hierboven). Maar wat zeggen de gegevens van de CMB, verzameld met de Europese planck-satelliet? Dat σ-8 0,81 is (het kleine rode gebiedje)! Er is een kans van slechts 1% dat het verschil tussen die twee waardes statistische ruis is.

Credit: Design Alex Mittelmann, Coldcreation

En dat lijkt erg veel op een andere spanning, waar de sterrenkundigen al meer dan vijf jaar mee worstelen: de Hubble-spanning, die gaat over de vraag hoe snel het heelal uitdijt. En net als bij die voortgaande discussie gaat het feitelijk om de vraag of er iets mis is met één van de twee gebruikte methodes óf dat er mogelijk sprake is van Nieuwe Natuurkunde, da’s natuurkunde die verder gaat dan het Standaard Model van de elementaire deeltjes en de natuurkrachten daartussen. De onderzoekers denken dat het laatste wel eens het geval zou kunnen zijn. Mogelijk is ook het vigerende kosmologische model, da’s het Lambda-CDM model, onjuist. Dat model gaat uit van een constante hoeveelheid donkere energie, maar het zou volgens Hildebrandt et al kunnen zijn dat die hoeveelheid langzaam varieert. Het boeiende is dat de twee spanningen, de Hubble-spanning en de σ-8 spanning, verband houden met elkaar: de vraag hoe snel het heelal uitdijt hangt namelijk sterk af van de vraag hoeveel massa dat heelal heeft (en daarmee hoeveel zwaartekracht die uitoefent). Spannend wat de oplossing gaat zijn!

Hier het vakartikel van H.Hildebrandt en z’n collega’s over de metingen aan Sigma-8, verschenen in Astronomy & Astrophysics 633 (2020): A69. Bron: Koberlein + Scientific American.

Voetnoten

Voetnoten
1 Ik had σ-8 ook staan in mijn blog over de kosmologische parameters. Het is één van de afgeleide parameters.
FacebookTwitterMastodonTumblrShare
Mobiele versie afsluiten