Een team van onderzoekers, waaronder een van de ontdekkers van de donkere energie, of op zijn minst van de versnelde uitdijing van de ruimte, heeft een nauwkeurigere manier gevonden om deze te bestuderen. De nieuwe resultaten wijzen nog steeds in de richting van een heroverweging van het lot van de waarneembare kosmos.
Eind jaren negentig gebruikten verschillende teams supernova’s van het type SN Ia om de uitdijing van de waarneembare kosmos te bestuderen, in de hoop de parameters van de mogelijke relativistische universa waarin we ons zouden kunnen bevinden, te verfijnen. De leiders van deze teams zouden in het volgende decennium de Nobelprijs voor Natuurkunde krijgen voor het aantonen van een recente versnelling van de uitdijing van de ruimte, terwijl een vertraging werd verwacht.
Zoals blijkt uit de opmerkelijke cursus kosmologie van wijlen Jayant Narlikar, kon hieruit worden afgeleid dat opnieuw gebruik moest worden gemaakt van de theorie van Einstein, die een mysterieuze kosmologische constante bevat die kan worden geïnterpreteerd als het bestaan van een even mysterieuze donkere energie. Deze hypothese werd aangevuld en verfijnd door metingen van fossiele straling, eerst door WMap en vervolgens door Planck, aan het begin van de 21e eeuw. Dankzij de nauwkeurigheid van deze metingen kon worden geconcludeerd dat we in een universum leven met de geometrie van Euclides of daar in ieder geval zeer dicht bij, misschien met een bijzondere topologie in de vorm van een torus, en dat de uitdijing eeuwig zou duren, wat zou leiden tot de thermische dood van het universum.
Donkere energie met een Big Crunch?
Aangezien ons lot verbonden is met dat van het heelal, is het niet meer dan logisch dat astrofysici meer willen weten en onze kennis over de waarde en het gedrag van de kosmologische constante willen verbeteren. Sommige theorieën voorspellen namelijk dat deze constante niet constant is en dat hij, in plaats van de uitdijing van de ruimte te versnellen, een aantrekkende kracht zou kunnen worden die leidt tot een samentrekking van het heelal in een Big Crunch, die zou kunnen worden gevolgd door een nieuwe Big Bang.
Een manier om dit scenario te onderzoeken is door supernova’s van het type SN Ia verder te bestuderen. Dat is precies wat een van de ontdekkers van de versnelde uitdijing van de ruimte, Nobelprijswinnaar voor natuurkunde Saul Perlmutter, samen met collega’s heeft gedaan. De resultaten zijn intrigerend, zoals te lezen is in een vrij toegankelijk artikel op arXiv.
Hoewel we nog niet in het stadium van de ontdekking zijn – wat revolutionair zou zijn – vinden we, net als de afgelopen jaren en in het kader van andere studies, opnieuw aanwijzingen dat de waarde van de kosmologische constante – en dus van de veronderstelde donkere energie erachter – in de loop van de tijd zou variëren en zelfs zou afnemen!
Ter herinnering: supernova’s van het type SN Ia zijn explosies van witte dwergen, dode sterren die de massa van de zon in het volume van de aarde kunnen bevatten. Deze explosies zijn zeer helder en dus zichtbaar op miljarden lichtjaren afstand en met een weinig variërende kracht, waardoor ze in het jargon van astrofysici als referentiepunten worden gebruikt.
Zo kan de afstand worden bepaald van de sterrenstelsels waar ze zich hebben voorgedaan, soms miljarden jaren geleden. Het idee is dat hoe verder ze verwijderd zijn, hoe minder helder ze lijken. Door ook hun spectrale verschuiving te meten, kan de waarde en de mogelijke evolutie van de snelheid waarmee het heelal uitdijt worden afgeleid.
Een nauwkeurigere techniek voor het analyseren van de uitdijing van de ruimte
Het team van Saul Perlmutter heeft opnieuw gewerkt in het kader van het Supernova Cosmology Project, waarbij het zich concentreerde op het kalibreren van metingen van 2087 supernova’s uit 24 datasets, die kunnen worden gebruikt om ongeveer 7 miljard jaar kosmische geschiedenis te reconstrueren.
In het persbericht van het Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) waarin dit werk wordt toegelicht, staat het volgende: “De wetenschappers hebben de supernova’s opnieuw geanalyseerd met behulp van een geavanceerde statistische methode (een hiërarchisch Bayesiaans model) die beter rekening houdt met onzekerheden door gedeeltelijke informatie en de kans op fouten te integreren. Met deze methode kunnen factoren worden meegenomen die onderzoekers niet noodzakelijkerwijs precies kennen, maar wel met beperkingen wat betreft hun kennisniveau. De nieuwe aanpak kan bijvoorbeeld rekening houden met de drift van filters van een telescoop in de loop van de tijd, waardoor de hoeveelheid licht die door een supernova wordt uitgezonden, verandert. Deze flexibiliteit verbetert de nauwkeurigheid van de analyse, een eigenschap die met eerdere technieken moeilijk te integreren was. Dit soort benadering zal in de nabije toekomst rekening houden met de enorme hoeveelheid nieuwe supernova’s die het Vera Rubin-observatorium zal detecteren.
