24 oktober 2020

Twee kosmologische spanningen – de Hubble en Sigma-Acht spanning- hoe los je die op?

Kosmologische spanningen teisteren het Lambda-CDM model. Credit: ESO/T. Preibisch.

Het gangbare heelalmodel, het Lambda (Λ)-CDM model, ook wel het kosmologische concordantie model genoemd, heeft het lastig. Al een jaar of vijf is er de hardnekkige Hubble-spanning, het debat tussen sterrenkundigen over de vraag hoe snel het heelal uitdijt. En sinds een maand of vijf is daar ook de zogeheten Sigma-acht (σ8)-spanning, het debat over de vraag hoe sterk materie aan elkaar verbonden is, hoe homogeen het heelal is (hoe meer materie aan elkaar ‘kleeft’ des te lager de homogeniteit). De Sigma-acht spanning [1] kreeg een maand geleden een enorme boost toen de resultaten van de KIDS-1000 survey bekend werden gemaakt. Volgens die metingen zou het heelal 10% homogener zijn dan wat het Lambda-CDM model voorspelt.

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

Afijn, twee kosmologische spanningen, die beiden waarschijnlijk niet zijn toe te schrijven aan instrumentele fouten, maar die wijzen op mechanismen, die niet in het Lambda-CDM model zijn opgenomen. Werk aan de winkel dus voor de theoretici om nieuwe mechanismen te bedenken die nog niet in het gangbare model zitten. Maar dan komt gelijk het grote probleem om de hoek: mogelijke oplossingen van de ene spanning staan oplossingen van de andere spanning in de weg. Zo zou je de Hubble-spanning op kunnen lossen door de introductie van ‘donkere straling’ in het vroege heelal [2], zodat die zorgt voor een extra versnelling van het heelal, nodig om het verschil tussen het ‘langzaam’ uitdijende vroege heelal (zoals waargenomen door de Planck sonde) en het ‘snelle’ uitdijende tegenwoordige heelal (zoals waargenomen door de Hubble ruimtetelescoop) te overbruggen. Maar die introductie van een extra term in de modellen levert noodzakelijkerwijs ook meer materie op en dat zou zorgen voor meer aaneen klitten van materie, minder homogeniteit. En da’s nou juist wat KIDS-1000 niet heeft gezien, minder homogeniteit.

Door te kijken naar zwaartekrachtlenzen krijgen sterrenkundigen een beeld van de homogeniteit van het heelal. Credit: Agentur der RUBHubble

Je kunt dus stoeien met de hoeveelheid donkere materie, donkere energie, met de introductie van nieuwe exotische vormen, zoals donkere straling of vroege donkere energie, maar de balans tussen al die termen moet wel leiden tot oplossing van beide kosmologische spanningen en de vraag is of dat gaat lukken. De sterrenkundigen kijken nu al reikhalzend uit naar de nieuwe resultaten van twee surveys, die nog verder gaan dan de KIDS-1000 survey, de Dark Energy Survey (DES) in Chili en de survey van de Japanse Hyper Suprime-Cam van de Subaru telescoop in Hawaï. Bij de laatste DES-campagne is een gebied in het heelal bestudeerd dat vijf keer groter is dan wat KIDS-1000 heeft bekeken en die resultaten worden ergens komende maanden bekendgemaakt. Die resultaten zouden een bevestiging kunnen zijn van de KIDS-1000 uitkomsten, maar ze zouden ook iets anders kunnen zijn. We wachten het af… met spanning. Bron: Quanta Magazine.

  1. σ-8 is één van de afgeleide kosmologische parameters. Officieel staat σ8 voor ‘The present root-mean-square matter fluctuation averaged over a sphere of radius 8 h – 1 Mpc‘, jawel. []
  2. Het is één van de vele oplossingen die zijn bedacht, zie dit vakartikel bijvoorbeeld met een overzicht ervan. []

Comments

  1. Ik ben benieuwd of er theoretisch onderzoek bestaat waarin de effecten worden doorgerekend als donkere energie niet overal in de ruimte even sterk is maar zwakker is in de buurt van materie (op de schaal van sterrenstelsels). Weet iemand of er zoiets is? Ik kan op het moment alleen met m’n tv het internet op, beetje omslachtig.

  2. Volgens mij zijn dat de ‘Interacting dark energy (IDE) models’. Zie de link naar het vakartikel in de tweede voetnoot. Zo, internet op televisie, da’s inderdaad een vreemde combi (voor mij dan tenminste). Hopelijk snel weer gewoon internet op PC of telefoon.

  3. Dank je! Ik zie de auteurs naar stringtheorie doorverwijzen, ik was er al een beetje bang voor 😀

    Tv browser is best handig om effe snel iets te lezen, maar letter-voor-letter met de remote echt op zoek gaan is niet leuk. Internet werkt technisch gezien wel, maar er iets met de dns, ik kon de dns van google op de tv instellen maar op m’n telefoon weet ik niet waar het zit. Nou ja, zolang netflix het maar doet, haha 😉

    • DNS instellen op een telefoon? Voor de Astroblogs heb ik dat moeten doen bij de host, maar verder heb ik dat nooit ergens hoeven instellen.

      • Normaal hoef je dat ook niet, wordt automatisch toegewezen. En daar werkte toch iets niet lekker mee. Maar no matter, ik heb de dns in mijn modem aangepast, nu werkt alles zonder elk apparaat afzonderlijk in te moeten stellen.

        Anyway. Ik zit nog steeds na te denken over jouw opmerking in die blog (in de comments) over hoe sommige zwarte gaten uit DE zouden bestaan. Ik weet je exacte woorden niet meer, het ging over hoe zoiets zou moeten werken, gegeven wat we al van zwarte gaten weten. En deze blog liet me er weer over denken – ik weet alleen de woorden waaruit die gedachten bestaan nooit goed, hahaha. Iets met false vacuum, iets met het inflatonveld in extreme omstandigheden, iets met ART en (on)gelijktijdigheid, iets met het Casimireffect… M’n hoofd loopt om.

        Crisis in de kosmologie? Welnee, het is spannender dan ooit!

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: