De Laniakea Supercluster. Credit: Andrew Z. Colvin
Al ruim zeven jaar is er een debat gaande over de vraag met welke snelheid het heelal uitdijt, een debat onder sterrenkundigen dat bekend staat als de Hubble spanning en die in een notendop hier op neer komt: het draait allemaal om H0, de waarde van de Hubble constante op dit moment. Die constante werd eind jaren twintig door Edwin Hubble en Georges Lemaître bedacht en hij geeft aan hoe snel de ruimte van het heelal expandeert, weergegeven in km/s/Mpc (1 Mpc=3,26 miljoen lichtjaar). Er zijn grofweg twee manieren om H0 te bepalen, de ene baseert zich daarbij op verschillende methodes, die in het nabije, lokale heelal gebruikt kunnen worden, dat is de zogeheten kosmische afstandsladder, de andere baseert zich op methodes die kijken naar het ver verwijderde heelal, het heelal van kort na de oerknal. Bij de kosmische afstandsladder hanteren ze bijvoorbeeld parallax, Cepheïden en type Ia supernovae om de snelheid van uitdijing te meten en die hebben een H0 van 73,0 ± 1,0 km/s/Mpc opgeleverd. Bij het vroege heelal gebruiken ze de kosmische microgolf-achtergrondstraling (CMB) en de zogeheten baryonische accoustische oscillaties (BAO’s) om de snelheid te meten en dat heeft 67,4 ± 0,5 km/s/Mpc opgeleverd. Da’s een verschil van 5,6 km/s/Mpc en die kan niet verklaard worden door instrumentele meetfouten.
De gemeten vertekening in de waarnemingen. Credit: Giani, et al
Nou kijken we naar die Cepheïden, supernovae en kosmische achtergrondstraling met een bepaalde blik, namelijk vanuit het gezichtspunt van de aarde, deel uitmakend van het zonnestelsel, deel uitmakend van het Melkwegstelsel, deel uitmakend van… de Laniakea supercluster. Dat laatste is een enorme in 2014 geïdentificeerde cluster van wel 520 miljoen lichtjaar doorsnede, waar meer dan 100.000 sterrenstelsels toe behoren. Het Melkwegstelsel en de sterrenstelsels die tot de Lokale Groep behoren (inclusief Andromedastelsel en het Driehoekstelsel) bewegen naar het hart van Laniakea toe, veroorzaakt door de gravitationele aantrekking. Recent is door Leonardo Giani (Universiteit van Trento) en zijn collega’s berekend wat het voor effect heeft dat wij tot Laniakea behoren en of dat leidt tot vertekening van de waarnemingen. De uitkomst bleek inderdaad te zijn dat de waarnemingen met 2 á 3% vertekenen (zie de grafiek hierboven). Men hoopte eigenlijk dat de Hubble spanning als gevolg van die vertekening zou verminderen, maar juist het omgekeerde blijkt het geval te zijn: rekening houdend mét ons ‘lidmaatschap’ van de Laniakea supercluster is de Hubble spanning (lees: het verschil tussen de twee gemeten waarden van H0) 2 á 3% groter dan zónder (ΔH0 ≈ 1,1 km/s/Mpc).
Meer informatie vind je in het vakartikel van Giani, L., et al. “An effective description of Laniakea and its backreaction: Impact on Cosmology and the local determination of the Hubble constant.” arXiv preprint arXiv:2311.00215 (2023).
Bron: Universe Today.
Vraagje: in hoeverre is de gemeten waarde van H0 in het vroege heelal afhankelijk van de theoretische parameters van het standaard kosmologische model? Ik kan me namelijk voorstellen dat de interpretatie van de CMB gegevens afhangt van die parameters, en dus ook de waarde van H0 die daaruit berekend wordt. Kan de gemeten waarde ‘veranderd’ worden door bepaalde parameters bij te stellen?
Het Lambda CDM model van het heelal kent zes parameters en H0 is daar een afgeleide van, hij volgt uit de zes kosmologische parameters. Veranderen dus de parameters, dan verandert ook H0. Zie deze Astroblog daarover: https://www.astroblogs.nl/2019/07/29/de-zes-parameters-van-het-kosmologische-lambda-cdm-model/