22 juli 2024

‘Vroege donkere energie’ zou de Hubble spanning op kunnen lossen

Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI

Sterrenkundigen hebben onderzoek gedaan aan een variant van de donkere energie, de zogeheten ‘vroege donkere energie’ (Engelse afkorting: EDE, van early dark energy), en zij denken dat deze variant een oplossing zou kunnen bieden voor de welbekende Hubble spanning. Wat die Hubble spanning is hoef ik jullie uiteraard niet meer uit te leggen, tenzij je sinds 2016 onder een steen hebt gelegen, en speciaal voor die laatste categorie lezers toch nog een uitleg in een notendop:  de waarde voor de Hubble constante H0, dé indicator voor de huidige snelheid waarmee het heelal uitdijt, heeft na metingen van het vroege heelal een andere waarde dan de H0 gemeten met metingen in het huidige heelal (≈67,4 km/s/Mpc versus ≈72,04 km/s/Mpc). Dat verschil bedraagt statististisch gezien inmiddels meer dan 5σ, dus geen mens die er meer aan denkt dat het komt door instrumentele fouten. Vandaar dat theoretici onder de sterrenkundigen met nieuwe ideeën komen om te kijken of die soelaas bieden aan de Hubble spanning. En het duo Marc Kamionkowski (Johns Hopkins University) en Adam G. Riess (JHU en het Space Telescope Science Institute) is zo’n koppel theoretici. Er zijn eerder al vele suggesties gedaan, zoals extra straling, een gewijzigde Algemene Relativiteitstheorie, Modified Newtonian Dynamics (MOND), primordiale magneetvelden, vroege donkere materie en donkere energie. Ruwweg zijn alle suggesties in twee klassen te onderscheiden: de ‘vroege’ oplossingen, die kort na de oerknal plaatsvonden, en de ‘late’ oplossingen, die meer recent in de geschiedenis van het 13,8 miljard jaar oude heelal optraden.

De kosmische afstandsladder. Hiermee is H0 in het huidige heelal bepaald. Credit: NASA, ESA, A. Feild (STScI), and A. Riess (STScI/JHU)

De late oplossingen stellen dat de energiedichtheid in het heelal ná de recombinatie, het moment 380.000 jaar na de oerknal toen het heelal door de uitdijing was afgekoeld tot 3000K en het geïoniseerde plasma van waterstof veranderde in een neutraal waterstofgas, lager is dan wat het standaard ΛCDM model daarover voorspelt. De vroege oplossingen stellen juist dat de energiedichtheid vóór de recombinatie iets hoger was en dat daardoor de geluidshorizon, da’s de afstand die het geluid in een bepaalde periode in een medium af kan leggen, kleiner was dan de voorspelling van het  ΛCDM model. Voor hun onderzoek keken Kamionkowski en Riess naar de variant van de Early Dark Energy (EDE). Als die heeft bestaan zou de totale energiedichtheid voor de recombinatie 10% hoger zijn geweest. Die zou voor de recombinatie tot een hogere uitdijingssnelheid moeten hebben geleid. Na de recombinatie verviel de EDE sneller dan andere vormen van straling en toen daalde de uitdijingssnelheid tot de waarden die in het huidige heelal wordt gemeten. Voordeel van EDE boven de late oplossingen is dat de laatsten de introductie vergen van het bestaan van een nieuw soort vloeistof, die energie uit het niets kan creeëren, iets dat in tegenspraak is met Einstein’s ART. EDE heeft zo’n extra veld niet nodig. Om zeker te weten dat EDE echt bestaan heeft en een oplossing kan bieden voor de Hubble spanning denken Kamionkowski en Riess dat er eerst nog betere waarnemingen nodig zijn aan de twee uiterste waarden van H0, die van het vroege heelal en van het huidige heelal. Daarmee kunnen ze een beter onderscheid maken tussen het EDE-model en het standaard ΛCDM model.

Meer informatie vind je in het vakartikel van Marc Kamionkowski et al, The Hubble Tension and Early Dark EnergyarXiv (2022).

Bron: Phys.org.

Share

Speak Your Mind

*