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

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]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  … Lees verder 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.

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]Het is één van de vele oplossingen die zijn bedacht, zie dit vakartikel bijvoorbeeld met een overzicht ervan., 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.

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.