
Credit: Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA
Het laatste decennium is er in de kosmologie een stevig debat gaande over de vraag met welke snelheid het heelal uitdijt. Het was Edwin Hubble die in 1929 ontdekte dat naarmate sterrenstelsels verder van ons verwijderd zijn ze een grotere snelheid van ons af hebben. De lineaire relatie tussen afstand en snelheid van sterrenstelsels die we waarnemen staat nu bekend als de wet van Hubble-Lemaître, en de helling van die lijn staat bekend als de constante van Hubble, H0 – feitelijk de snelheid waarmee het heelal NU uitdijt aangevend. Op basis van waarnemingen aan de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engelse afkorting: CMB) uit het vroege heelal is H0≈67,4 km/s/Mpc, maar waarnemingen in het hedendaagse heelal met behulp van Cepheïden en type Ia supernovae geven H0≈73 km/s/Mpc aan. Zie daar de zogeheten Hubble spanning, het debat dat al sinds 2016 gaande is. Het gangbare heelalmodel dat de evolutie van het heelal beschrijft is het ΛCDM model, dat veronderstelt dat je donkere energie (Λ) en koude donkere materie (CDM) hebt die de grootschalige structuren beïnvloeden. Met slechts zes zogeheten kosmologische parameters kan je in dat ΛCDM model alles beschrijven – men leze deze Astroblog daarover. Die zes parameters zijn de volgende [1]Je ziet het: de Hubble constante H0 maakt géén deel uit van de kosmologische parameters. Het is een afgeleide ‘calculated’ parameter.:
- Fysieke baryon dichtheid parameter Ωbh2. Dit is de “baryon dichtheid parameter” Ωb vermenigvuldigd met de kwadraat van de ‘gereduceerde’ constante van Hubble h = H0 / (100 km s-1 Mpc-1)*
- Fysieke donkere materie dichtheid parameter Ωch2. Dit is de “donkere materie dichtheid parameter” Ωc vermenigvuldigd met de kwadraat van de ‘gereduceerde’ constante van Hubble h = H0 / (100 km s-1 Mpc-1)
- Leeftijd van het heelal t0
- Scalar spectraal index ns. Deze index beschrijft hoe in het vroege heelal de fluctuaties in de dichtheid variëren met de schaal. Bij ns=1 is er sprake van schaalinvariante fluctuaties. Eigenlijk kijkt men met deze parameter hoe glad (Engels ‘smooth’) de materie in het heelal is.
- Kromming fluctuatie amplitude Δ2R. Deze parameter kijkt hoe vlak (Engels: ‘flat’) de ruimte in het heelal is.
- Reïonisatie optische diepte τ. Bij deze parameter kijken ze hoeveel van het licht van de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: ‘CMB’) tussen het moment dat dat licht vrijkomt (na de ‘recombinatie’ van elektronen en atoomkernen, daarmee neutraal gas vormend) en de reïonisatie (als elektronen en atoomkernen onder invloed van UV-straling van de allereerste sterren weer uit elkaar gaan) wordt geabsorbeerd of verstrooid.
*Die h=100/H0 vinden sterrenkundigen makkelijker te hanteren dan H0 zelf, de Hubble constante.
Sinds de Hubble spanning bekend is wordt er nagedacht over oplossingen en die zijn er in twee soorten: of er klopt niet iets aan de metingen óf er is iets met het vigerende heelalmodel aan de hand. De laatste jaren wordt er vooral over de tweede soort nagedacht, want beide metingen in het vroege resp. huudige heelal lijken goed gergrondvest te zijn. Dus lijkt er iets te missen aan het ΛCDM model. Recente metingen met DESI lieten zien dat we mogelijk leven in een ωCMD heelal in plaats van een ΛCDM heelal, waarin de donkere energie niet constant is, maar licht varieert. Maar deze week gooiden William Giarè (Universiteit van Sheffield) en zijn collegae het over een andere boeg: mogelijk zijn er geen zes kosmologische parameters, maar is er een zevende parameter, die zij ξ (spreek uit: xi) noemen. In ΛCDM zijn donkere energie en donkere materie twee geheel gescheiden werelden, die niet met elkaar reageren. Maar Giarè en zijn team gaan uit van Interacting Dark Energy (IDE) en daarbij is er wel een interactie tussen de twee donkere systemen. Zodoende kan er energie en momentum worden uitgewisseld en dat heeft gevolgen voor de evolutie van grootschalige structuren in het heelal.

Credit: W. Giarè et al.
Met hun model hebben de auteurs de gegevens bekeken van CMB van de Planck missie, baryon acoustic oscillation (BAO) gegevens van de Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) en supernovae gegevens van de SH0ES samenwerking. De uitkomst is dat H0 hoger wordt met de Planck/DESI gegevens t.o.v. de gemeten waarde voor het vroege heelal en dat de waarde van het huidige heelal dichterbij H0 komt met de zevende parameter ξ – weergegeven door het paarse gebied in de grafiek hierboven. Nemen ze ook de SHoES gegevens van supernovae er bij dat wordt de afstand vreemd genoeg weer iets groter, maar nog altijd is er dan een afname van de Hubble spanning.
Meer hierover is te vinden in het vakartikel van William Giarè, Miguel A. Sabogal, Rafael C. Nunes, Eleonora Di Valentino genaamd Interacting Dark Energy after DESI Baryon Acoustic Oscillation Measurements, te publiceren in in Physical Review Letters.
Bron: Astrobites.
Voetnoten
↑1 | Je ziet het: de Hubble constante H0 maakt géén deel uit van de kosmologische parameters. Het is een afgeleide ‘calculated’ parameter. |
---|
Speak Your Mind