Recente meting Hubble constante noopt tot herzien kosmologische Λ-CDM model

Impressie van een schijf met watermoleculen bij een superzwaar zwart gat. Credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Het gangbare kosmologische model van het universum, het Λ-CDM model, staat al jaren ter discussie en dat is met name te zien aan de Hubble-spanning, het debat rondom de waarde van de Hubble constante, de maat voor de expansiesnelheid van het heelal. Uitkomsten die recent zijn gedaan aan vier sterrenstelsels door het zogeheten Megamaser Cosmology Project wijzen er nu op dat het Λ-CDM model echt aan herziening toe is. Bij dat project is gebruik gemaakt van een heleboel radiotelescopen, te weten de Very Long Baseline Array (VLBA), Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT), alle drie in de VS en de Effelsberg telescoop in Duitsland. Met die schotels kijken ze vooral naar sterrenstelsels waar zich in de kernen superzware zwarte gaten bevinden, die omgeven zijn door dichte, snel roterende schijven, waar watermoleculen in zitten. Als we vanaf de aarde tegen de zijkant van zo’n schijf aankijken (als ‘ie ‘edge-on’ is) dan kunnen er heldere plekken van radiostraling zijn, de zogeheten masers, dat is de radio-variant van de optische lasers. Met die masers kunnen sterrenkundigen de hoekmaat van de schijf meten én de daadwerkelijke grootte van de schijf en dat levert weer de afstand op tot zo’n sterrenstelsel. Dom Pesce en z’n team keken op die manier naar vier sterrenstelsels en die bevinden zich volgens de metingen op afstanden tussen 168 miljoen en 431 miljoen lichtjaar.

Credit: D. W. Pesce et al.

Gecombineerd met de uitkomsten van twee andere sterrenstelsels, die eerder al zo waren waargenomen, komen ze daarmee op een Hubble constante van 73,9 kilometer per second per megaparsec, dat wil zeggen dat volgens deze waarde een sterrenstelsel dat één megaparsec (=3,2 miljoen lichtjaar) van ons vandaan staat met een snelheid van 73,9 km/s van ons vandaan vliegt, op 2 Mpc afstand 2×73,9, enzovoorts – zie de afbeelding hierboven). Deze waarde van de Hubble constante komt goed overeen met andere bepalingen, die gedaan zijn met o.a. type Ia supernovae en zwaartekrachtslenzen van quasars, die ook ergens rond 73 á 74 km/s/Mpc uitkwamen, een waarde die ze de lokale waarde noemen. Van belang is hierbij op te merken dat die waardebepaling met masers een onafhankelijke is, die op geen enkele manier afhankelijk is van andere methodes om afstanden te bepalen, zoals de type Ia supernova-methode wel is, die leunt op de parallax-methode. De Hubble constante van 73,9 km/s/Mpc van MCP wijkt af van de waarde die bepaald is door metingen aan de kosmologische microgolf-achtergrondstraling, de straling die resteert van de hete oerknal, waarmee 13,8 miljard jaar geleden het heelal onstond. Die straling is o.a. onderzocht met de Planck ruimtetelescoop en die vond een waarde van 67,4 km/s/Mpc, de waarde van het vroege heelal genoemd. De onderzoekers stellen daarom: “We corroborate prior indications that the local value of H0 exceeds the early-universe value, with a confidence level varying from 95% to 99% for different treatments of the peculiar velocities.” Met andere woorden: het verschil tussen de lokale waarde en de waarde van het vroege heelal is zo groot, dat kan geen toeval meer zijn.

Credit: NASA/ESA/STSci

Er moet dus iets aan de hand zijn en daarom denkt men dat het Lambda-CDM model moet worden herzien. Dat model gaat uit van twee componenten die de evolutie van het heelal bepalen, Λ (Lambda), dat is de donkere energie, die in dit model verondersteld wordt constant te zijn, á la Einstein’s Kosmologische constante, en CDM, cold dark matter, donkere materie die bestaat uit zware, langzaam bewegende deeltjes, die niet reageren met gewone deeltjes.

Het Λ-CDM model. Credit: Design Alex Mittelmann, Coldcreation

Bij zo’n mogelijke herziening wordt vooral gekeken naar Λ, die wellicht helemaal niet constant is, maar in de loop der tijden toch heel geleidelijk verandert. Of dat er andere deeltjes in het spel zijn, die nog niet bekend zijn, zoals een vierde smaak neutrino’s, de zogeheten steriele neutrino’s. Recent is er een nieuw voorstel gedaan, die ook met neutrino’s te maken heeft: het zou kunnen zijn dat in het vroege heelal de neutrino’s een vorm van zelf-interactie kenden, waardoor de zogeheten ‘vrije stroom’ van neutrino’s vanuit gebieden met hoge dichtheden in dat vroege heelal belemmerd werd. Daarover valt meer te lezen in dit vakartikel.  En hier het vakartikel met de uitkomsten van het onderzoek aan de masers in vier sterrenstelsels door MCP, verschenen in the Astrophysical Journal Letters. Bron: NRAO + Physics.

2 gedachten over “Recente meting Hubble constante noopt tot herzien kosmologische Λ-CDM model

  1. Dus die steriele neutrino´s kunnen het wel schudden in dit model, ze concentreren zich niet rond massa en ze zijn niet echt langzaam. Of zouden er ook thermische neutrino´s bestaan 🙂

  2. Aanvankelijk werden de gegevens van de Planck satelliet vooral als bevestiging gezien van het standaard model,
    maar nu blijkt dat ze niet meer te verenigen zijn met het standaard model.
    De op grond van het standaard model uit de Planck gegevens afgeleide waarde van H0 blijkt immers niet (meer) te kloppen met andere metingen, zoals in bovenstaand artikel.
    Het is leuk om te zien hoe je grootste vriend plotseling kan veranderen in je grootste vijand (vanuit het perspectief van de aanhangers van het standaard model).

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

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