De volgende keer dat je een bessenmuffin eet, moet je nadenken over wat er met de bosbessen in het deeg is gebeurd terwijl de zoetheid gebakken was. De bosbessen lagen op één plek, maar naarmate het broodje groter werd, begonnen de bessen van elkaar af te bewegen. Als je op één bes zou kunnen staan, zou je zien dat alle anderen van je af gaan, maar hetzelfde geldt voor elke andere bes die je kiest. In die zin zijn sterrenstelsels als bessen in een cupcake.
Sinds de oerknal breidt het universum zich meedogenloos uit. Het vreemde feit is dat er geen enkele plaats is van waaruit het universum zich uitbreidt - integendeel, alle sterrenstelsels bewegen zich (gemiddeld) weg van andere. Vanuit ons uitkijkpunt in het Melkwegstelsel zal het lijken alsof de meeste sterrenstelsels van ons af bewegen - alsof we het centrum zijn van ons bolvormige universum. Maar kijk vanuit elk ander sterrenstelsel en het uitzicht zal precies hetzelfde zijn.
Om je verder te verwarren, suggereert nieuw onderzoek dat de snelheid waarmee het universum uitdijt, kan verschillen, afhankelijk van hoe ver je terug in de tijd kijkt. Nieuwe gegevens, gepubliceerd in het Astrophysical Journal, geven aan dat het tijd is om ons begrip van de ruimte opnieuw te bekijken.
Hubble-mysterie
Kosmologen karakteriseren de uitbreiding van het universum door een eenvoudige wet - de Hubble-wet (genoemd naar Edwin Hubble). De wet van Hubble is de waarneming dat verder weg gelegen sterrenstelsels sneller weggaan. Dit betekent dat nabijgelegen sterrenstelsels relatief langzaam bewegen.
De relatie tussen snelheid en afstand tot het sterrenstelsel wordt bepaald door de "Hubble-constante" - 70 km / s / Mpc. Dit betekent dat de melkweg ongeveer 90.000 km per uur beweegt voor elke miljoen lichtjaren van ons verwijderd.
Deze uitbreiding van het heelal, waarbij nabije melkwegstelsels langzamer weg bewegen dan verre melkwegstelsels, wordt verwacht van een gelijkmatig groeiende ruimte met donkere energie (een onzichtbare kracht die de uitdijing van het heelal versnelt) en donkere materie (een onbekende en onzichtbare vorm van materie, die vijf keer groter is dan normaal). Hetzelfde kan worden waargenomen in een muffin met bessen.
Promotie video:
De geschiedenis van het meten van de Hubble-constante zit vol met moeilijkheden en onverwachte onthullingen. In 1929 geloofde Hubble zelf dat de waarde ervan ongeveer 600.000 km per uur per miljoen lichtjaar zou moeten zijn - ongeveer tien keer meer dan momenteel wordt gemeten. Pogingen om de Hubble-constante door de jaren heen nauwkeurig te meten, hebben geleid tot de onopzettelijke ontdekking van donkere energie. Het vinden van informatie over dit mysterieuze type energie, dat goed is voor 70% van de energie in het universum, inspireerde tot de lancering van de beste ruimtetelescoop ter wereld (tot nu toe), genoemd naar Hubble.
De vangst is dat de resultaten van de twee meest nauwkeurige metingen niet met elkaar overeenkomen en niet met elkaar correleren. Toen de kosmologische metingen zo nauwkeurig werden dat ze de waarde van de Hubble-constante lieten zien, werd het duidelijk dat dit geen zin had. In plaats van één hebben we twee tegenstrijdige resultaten.
Enerzijds hebben we nieuwe nauwkeurige metingen van de kosmische microgolfachtergrond - de Big Bang-nagloeiing - gemaakt door de Planck-missie, die de Hubble-constante meet als 67,4 km / s / Mpc.
Aan de andere kant hebben we nieuwe metingen van pulserende sterren in nabije sterrenstelsels, ook ongelooflijk nauwkeurig, waarbij de Hubble-constante werd gemeten als 73,4 km / s / Mpc. Ze zijn in de tijd dichter bij ons.
Beide metingen claimen correct en zeer nauwkeurig te zijn. De discrepantie tussen de metingen is ongeveer 500 km per uur per miljoen lichtjaar, dus kosmologen noemen het "spanning" tussen twee dimensies - ze rekken de statistieken min of meer in verschillende richtingen uit, en het moet ergens instorten.
Nieuwe fysica?
Hoe zal het instorten? Niemand weet het op dit moment. Misschien is ons kosmologische model verkeerd. Het is te zien dat het universum dichter bij ons sneller uitdijt dan we zouden verwachten, beginnend bij verder weg gelegen dimensies. Metingen van de kosmische microgolfachtergrond meten geen lokale expansie, maar doen dit via een model - ons kosmologische model. Ze is buitengewoon succesvol geweest in het voorspellen en beschrijven van veel van de waarneembare gegevens in het universum.
Daarom, hoewel dit model misschien verkeerd is, heeft niemand een eenvoudig overtuigend model bedacht dat zowel dit als alles wat we waarnemen kan verklaren. We zouden dit bijvoorbeeld kunnen proberen uit te leggen met een nieuwe zwaartekrachttheorie, maar dan passen andere waarnemingen niet. Of het kan worden verklaard door de nieuwe theorie van donkere materie of donkere energie, maar dan zullen andere waarnemingen niet werken - enzovoort. Daarom, als deze "spanning" wordt geassocieerd met nieuwe fysica, moet het complex en onbekend zijn.
Een minder interessante verklaring zou zijn "onbekende onbekenden" in de gegevens die worden veroorzaakt door systematische effecten, en bij nadere analyse zal op een dag een subtiel effect worden onthuld dat is gemist. Of het kan gewoon een statistische toevalstreffer zijn die verdwijnt als er meer gegevens worden verzameld.
Het is momenteel onduidelijk welke combinatie van nieuwe fysica, systematische effecten of nieuwe gegevens deze spanningen zullen oplossen, maar er zal zeker iets duidelijk worden. Het beeld van het universum als een uitdijende koek kan verkeerd zijn, en kosmologen worden uitgedaagd om met een ander beeld te komen. Als er nieuwe fysica nodig is om de nieuwe dimensies te verklaren, dan zal het resultaat ons begrip van ruimte veranderen.
Ilya Khel
