Voorlopige opmerkingen van de Spectroscopisch instrument voor donkere energie (DESI) geven aan dat de versnelling van de uitdijing van het universum niet constant is geweest – met andere woorden: donkere energie is in de loop van de geschiedenis van het universum veranderd.

Rond de millenniumwisseling ontdekten astronomen dat het heelal steeds sneller uitdijt. Dit kwam als een schok voor de meeste kosmologen die hadden aangenomen dat de aantrekkingskracht van de zwaartekracht de uitdijing van het heelal na de oerknal vertraagde.

In 1998 en 1999 ontdekten twee onafhankelijke teams de versnelling door de afstanden tot oude supernova's te meten en de snelheid waarmee ze zich van de aarde verwijderen. Er werd een beroep gedaan op donkere energie – een term die in 1998 werd bedacht – om de enorme hoeveelheid energie te leveren die nodig is voor deze constante versnelling. Drie leiders van die teams deelden de Nobelprijs voor de natuurkunde van 2011 voor deze ontdekking, en in de afgelopen kwart eeuw hebben verschillende waarnemingen de opname van donkere energie in het standaardmodel van de kosmologie ondersteund.

Nu zou er een nieuwe schok kunnen komen dankzij DESI, dat werd ontworpen om de uitdijing van het universum te bestuderen.

Robotgestuurde optische vezels

DESI bevindt zich op de Nicholas U Mayall-telescoop bij het Kitt Peak National Observatory in Arizona. In bestaat uit duizenden robotgestuurde optische vezels die licht naar een reeks spectrografen sturen. Hierdoor kon DESI een uitgebreide kaart maken van sterrenstelsels en quasars in het universum. De spectroscopische gegevens geven een maatstaf voor hoe snel een sterrenstelsel van ons af beweegt, wat wordt bepaald door de roodverschuiving van een sterrenstelsel.

De sleutel tot DESI's onderzoek naar donkere energie is dat sterrenstelsels niet gelijkmatig over het universum zijn verdeeld, maar eerder geconcentreerd zijn in belachtige gebieden die omgeven zijn door een legere ruimte. Dit is een gevolg van de manier waarop het vroege heelal uitdijde en afkoelde. Het proces begon met een heet plasma waardoor geluidsgolven zich voortplantten, waardoor gebieden met een hoge en lage dichtheid ontstonden, de zogenaamde baryon-akoestische oscillaties (BAO).

Uiteindelijk ‘bevroor’ dit plasma, waardoor het gas ontstond dat de vroegste sterren en sterrenstelsels zou vormen. Bellen van sterrenstelsels hadden de neiging zich te vormen in de dichte gebieden gecreëerd door BAO, en deze breidden zich samen met het universum uit. Daarom vertelt de grootte van een sterrenstelselbel astronomen hoe oud hij was toen hij ons zijn licht stuurde. Het team gebruikte ook het licht van oude quasars om de BAO te verlichten, waardoor ze verder terug in de tijd konden gaan dan mogelijk was met de metingen van sterrenstelsels.

Verleidelijke hints

Door de spectroscopische en BAO-informatie samen te voegen, kon het DESI-team de uitdijingssnelheid van het universum op zeven verschillende tijdstippen in de afgelopen 11 miljard jaar bepalen. Hoewel hun waarnemingen grotendeels in overeenstemming zijn met een constante waarde van donkere energie, hebben DESI-wetenschappers verleidelijke aanwijzingen voor enige afwijking gerapporteerd.

“Tot nu toe zien we fundamentele overeenstemming met ons beste model van het universum, maar we zien ook enkele potentieel interessante verschillen die erop zouden kunnen wijzen dat donkere energie in de loop van de tijd evolueert”, legt DESI-directeur uit. Michaël Levi, gevestigd in het Lawrence Berkeley National Laboratory in de VS. "Die kunnen wel of niet verdwijnen met meer gegevens, dus we zijn verheugd om binnenkort te beginnen met het analyseren van onze driejarige dataset."

Concreet ontdekte het team dat zijn waarnemingen consistent zijn met donkere energie die in de loop van de tijd varieert. De statistische significantie van de afwijking is echter iets beter dan 3σ – wat betekent dat er ongeveer 0.2% kans is dat de waarneming een statistische toevalstreffer is. In de kosmologie en sommige andere gebieden van de natuurkunde is voor een ontdekking een significantie van 5σ vereist.

Deze waarnemingen zijn gedaan in het eerste jaar dat DESI operationeel was, dat naar verwachting het universum gedurende minstens vijf jaar zal onderzoeken.

“Het is verbazingwekkend dat we met alleen ons eerste jaar aan gegevens al de geschiedenis van de uitdijing van ons universum kunnen meten in zeven verschillende delen van de kosmische tijd, elk met een nauwkeurigheid van 1 tot 3%”, zegt Berkeley’s onderzoeker. Nathalie Palanque-Delabrouille. “Het team heeft enorm veel werk verricht om rekening te houden met de ingewikkelde instrumentele en theoretische modelleringsproblemen, wat ons vertrouwen geeft in de robuustheid van onze eerste resultaten.”

Naast dat het nieuw licht werpt op de uitdijing van het heelal, heeft DESI ook nieuwe informatie opgeleverd over de massa van het neutrino.

De BAO-waarnemingen zijn beschreven in een preprint op arXiv. Gerelateerde publicaties zijn te vinden hier.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/baryon-acoustic-oscillations-hint-that-dark-energy-may-have-changed-over-time/