2 december 2022

Niet duidelijk is of Einstein’s zwaartekrachttheorie ook op de allergrootste schaal juist is

Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI

We kennen vier natuurkrachten en drie ervan worden beschreven door het Standaardmodel, te weten de sterke, zwakke en elektromagnetische wisselwerking. Eén natuurkracht past niet in het SM, maar wordt beschreven in Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie (ART – 1915), te weten de zwaartekracht. Nou is de ART al vele malen bewezen, maar dat was telkens op kleine schaal, zoals bij superzware zwarte gaten en zonsverduisteringen. Grote vraag is of ‘ie ook geldt voor kosmologische schalen, de schaal in het heelal van grootschalige structuren van het kosmische web van donkere materie en superclusters. Recent heeft een internationaal team onder leiding van Levon Pogosian van de Simon Fraser Universiteit de handschoen opgepakt en gekeken of de ART klopt voor kosmologische schalen. Conclusie: het is met de huidige gegevens niet vast te stellen of de ART klopt, maar het kan zijn dat er nog enkele aanpassingen (Engels: tweaks) nodig zijn! Pogosian en zijn team weten dat er twee grote problemen zijn met het vigerende heelalmodel, het ΛCDM model, te weten de Hubble spanning en de σ8 spanning. Dat vigerende ‘concordantiemodel’ van het heelal gaat er van uit dat donkere materie (CDM) en donkere energie (Λ) bestaan en dat die twee cruciaal zijn om het heelal op de grootste schaal te begrijpen. Maar is dat wel juist? Moet de zwaartekrachttheorie van de ART niet worden aangepast om de twee spanningen op te lossen? Er is inderdaad een alternatieve theorie bedacht, de Modified Newtonian Dynamics (MOND), maar die blijkt wel te werken op de schaal van sterrenstelsels, maar niet op kosmologische schalen van clusters en superclusters.

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

Voor hun recente onderzoek hebben Pogosian en zijn collega’s gebruik gemaakt van Bayesiaanse inferentie, een statistisch model dat wordt gebruikt om de waarschijnlijkheid van een stelling te berekenen naarmate er meer gegevens worden geïntroduceerd. Met dat als basis hebben ze vervolgens een simulatie gemaakt van de expansie van het heelal met drie sets van gegevens, te weten CMB gegevens van de Planck satelliet, gegevens van supernovae sterrenstelsels van catalogi zoals de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) en Dark Energy Survey (DES) en voorspellingen volgens het ΛCDM model. Doel van de simulatie was om er achter te komen of de ART drie onderwerpen juist beschrijft, te weten de expansie van het heelal, de invloed van zwaartekracht op licht en de invloed van zwaartekracht op materie. Uit de simulatie komt naar voren dat het lastig is de Hubble spanning op te lossen door de ART aan te passen. Het kan zijn dat er een extra, vijfde natuurkracht nodig is om het voor elkaar te krijgen, een kracht die gedurende de eerste 380.000 jaar van het heelal merkbaar was, maar het kan er ook op wijzen dat de gebruikte gegevens ergens niet kloppen.

Hier is het vakartikel van Pogosian en zijn collega’s, verschenen in Nature Astronomy. Bron: Universe Today.

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: