29 maart 2024

Klonterigheid van donkere materie in het heelal gemeten: de S8 spanning blijft

Een foto van sterrenstelsels gemaakt met de Subaru HSC. Credit: HSC-SSP project & NAOJ

Een internationaal team van sterrenkundigen heeft de zogeheten klonterigheid (Engels: clumpiness) van donkere materie kunnen meten. Die klonterigheid wordt weergegeven met de parameter S8 en de uitkomst van de meting is dat de waarde ervan 0,76 bedraagt, een waarde die overeenkomt met andere metingen gedaan met zwaartekrachtlenzen in het nabije heelal. De waarde wijkt echter af van de waarde die gemeten is aan de hand van de kosmische microgolf-achtergrondstraling, de straling die dateert van 380.000 jaar na de oerknal. De Europese Planck satelliet heeft die straling bestudeerd en de uitkomst was S8=0,83, duidelijk verschillend van de lokale waarde. En da’s wat de zogeheten sigma-8 spanning [1]Feitelijk is de  term sigma 8, oftewel σ8, iets anders dan S8. De parameter σ8 is gekoppeld aan de hoeveelheid materie in het heelal (Ωm, de hoeveelheid donkere plus gewone materie) via de … Lees verder is gaan heten, een spanning van waarden tussen het vroege en huidige heelal, een spanning die lijkt op de Hubble spanning. Voor beide waarden zijn al zoveel bevestigingen door andere waarnemingen dat het erop lijkt dat de spanning niet het resultaat is van instrumentele fouten. Dat wijst er op dat er mogelijk iets aan de hand is met het vigerende heelalmodel, dat wellicht onvolledig is.

De uitkomsten van verschillende metingen aan S8. Credit: Kavli IPMU

Donkere materie en energie vormen zo’n 95% van alle massa energie in het heelal, die schamele 5% is de materie die we kunnen zien in de vorm van sterren, planeten en gas- en stofwolken. De donkere materie in het heelal kent zekere mate van klonterigheid, hoe het aan elkaar geklont is. Die klonten donkere materie zijn van invloed op zwaartekrachtlenzen, een verschijnsel dat door Albert Einstein al meer dan 100 jaar werd voorspeld op basis van zijn Algemene Relativiteitstheorie (1915).

De Hyper Suprime-Cam (HSC) is een enorme digitale camera verbonden aan de Subaru Telescoop (Credit: HSC project / NAOJ)

Het Standaardmodel van het heelal is het ΛCDM model, het model dat het bestaan veronderstelt van donkere materie en donkere energie. Het model wordt beschreven door een zestal parameters en S8 is daar een afgeleide parameter van. Afgelopen drie jaar zijn waarnemingen verricht met de Hyper Suprime-Cam (HSC) verbonden aan de Japanse Subaru Telescoop op de top van de Maunakea op Hawaï. De resultaten van die drie jaar, waarbij 25 miljoen sterrenstelsels zijn waargenomen, zijn geanalyseerd en daaruit blijkt dat S8 0,79 is. Om vooringenomenheid bij de sterrenkundigen uit te sluiten – het zijn per slot van rekening ook maar gewoon mensen die bepaalde vooroordelen kunnen hebben – werden de resultaten van drie jaar HSC ‘blind geanalyseerd’, dat wil zeggen dat men naast de echte gegevens ook twee catalogi van gegevens toevoegde met nep-sterrenstelsels. Pas op 3 december 2022 werd in een Zoom-meeting met alle betrokken wetenschappers de blindheid opgeheven en kon men zien wat de uitkomsten van de echte gegevens waren.

Meer informatie over de resultaten van de metingen aan S8 zijn te vinden in deze vijf artikelen, die op 3 april op de ArXiv werden geplaatst:

  • Hironao Miyatake et al, Hyper Suprime-Cam Year 3 Results: Cosmology from Galaxy Clustering and Weak Lensing with HSC and SDSS using the Emulator Based Halo Model. arxiv.org/abs/2304.00704
  • Surhud More et al, Hyper Suprime-Cam Year 3 Results: Measurements of Clustering of SDSS-BOSS Galaxies, Galaxy-Galaxy Lensing and Cosmic Shear. arxiv.org/abs/2304.00703
  • Sunao Sugiyama et al, Hyper Suprime-Cam Year 3 Results: Cosmology from Galaxy Clustering and Weak Lensing with HSC and SDSS using the Minimal Bias Model. arxiv.org/abs/2304.00705
  • Roohi Dalal et al, Hyper Suprime-Cam Year 3 Results: Cosmology from Cosmic Shear Power Spectra. arxiv.org/abs/2304.00701
  • Xiangchong Li et al, Hyper Suprime-Cam Year 3 Results: Cosmology from Cosmic Shear Two-point Correlation Functions. arxiv.org/abs/2304.00702

Bron: Phys.org.

Voetnoten

Voetnoten
1 Feitelijk is de  term sigma 8, oftewel σ8, iets anders dan S8. De parameter σ8 is gekoppeld aan de hoeveelheid materie in het heelal (Ωm, de hoeveelheid donkere plus gewone materie) via de vergelijking:

$latex S_8\equiv \sigma_8 \sqrt{\Omega_{\rm m}/0.3}$

Share

Comments

  1. Dus in navolging van Einstein kunnen we een corrigerende constante van 0,9157 invoeren om dit probleem op te lossen?

  2. à la de kosmologische constante bedoel je? Tsja, als we zo makkelijk de dingen op kunnen lossen. 😀

Speak Your Mind

*