Hoe snel groeit het heelal? Een nieuwe meting van de hubbleconstante maakt deze kwestie alsmaar verwarrender.
De twee belangrijkste methoden voor het meten van de uitdijingssnelheid van het heelal geven waarden die 9 procent van elkaar verschillen. Een groep sterrenkundigen heeft nu een nieuwe, onafhankelijke methode bedacht. Die had ons moeten helpen beslissen welke van de twee originele methoden juist is. Maar in plaats daarvan rolt er uit deze berekening een geheel nieuw getal voor de versnelling van de uitdijing – wat de boel er alleen maar eigenaardiger op maakt.
Er zijn twee standaardmethoden voor het meten van uitdijingssnelheid van het heelal, die in formules wordt weergegeven met de hubbleconstante. De eerste methode gebruikt de kosmische achtergrondstraling, een overblijfsel van het eerste licht van het universum. Als je deze gegevens combineert met ons huidige model van de ontwikkeling van de kosmos, kun je de huidige uitdijingssnelheid bepalen aan de hand van die van het vroege heelal.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
De tweede methode gebruikt een zogeheten ‘afstandsladder’. Deze leunt op metingen aan Cepheïde-variabelen: sterren waarvan de helderheid op een voorspelbare manier fluctueert. Op basis van hun helderheid kun je bepalen op welke afstand ze staan, zodat je vervolgens de afstand kunt meten tot nabije sterrenstelsels en veelgemeten supernova’s. Vergelijk je deze afstanden met de mate waarop deze objecten van ons af bewegen, dan kun je daaruit de hubbleconstante afleiden.
Exotische fysica
Deze twee methoden zijn het altijd met elkaar oneens geweest. De meest voor de hand liggende verklaring hiervoor is dat er een probleem is met onze Cepheïde-metingen. Als deze afstandsladdermethode wél correct is, moet ons hele model van de kosmologie op de schop. Er is dan een vorm van exotische fysica aan de gang waar we op dit moment nog geen weet van hebben.
Recente onafhankelijke metingen met behulp van zwaartekrachtslenzen in plaats van Cepheïden hebben de uitkomst van de afstandsladdermethode echter bevestigd. Dit maakt het bestaan van exotische fysica ineens een stuk waarschijnlijker.
Grote rode sterren
Nu krijgt het verhaal weer een nieuwe wending. Een onderzoeksgroep onder leiding van Wendy Freeman van de University of Chicago heeft een nieuwe, onafhankelijke meting gepubliceerd van de hubbleconstante. De groep heeft hiervoor een nieuwe afstandsladder in elkaar gezet, op basis van een ander type ster: de zogeheten Tip of the Red Giant Branch.
Wanneer grote rode sterren ouder worden, bereiken ze op een gegeven moment een helderheidsplafond. Hun helderheid neemt niet verder toe, waardoor ze allemaal een vergelijkbaar schijnsel hebben. Wanneer je hun waargenomen helderheid vergelijkt met deze universele helderheid, dan kun je heel precies bepalen hoe ver weg ze staan. Freedman en haar collega’s gebruikten deze aanpak – in plaats van die met de Cepheïden – voor het meten van de afstand tot nabije sterrenstelsels en supernova’s.
Ertussenin
‘Het voordeel van deze methode is de eenvoud: we kennen deze sterren goed, in elk sterrenstelsel zit er wel één en ze zijn heel helder’, zegt Freedman. Bovendien vind je ze ook in de buitengebieden van sterrenstelsels en niet alleen in hun heldere binnenste, waar andere sterren de metingen kunnen verstoren.
De uitkomst van deze meting is verrassend: een waarde voor de hubbleconstante die precies tussen de uitkomst van berekeningen met de kosmische achtergrondstraling en de Cepheïden in zit. Dit toont eens te meer aan dat we geen flauw idee hebben wat de precieze waarde van de hubbleconstante is en dat we veel preciezere onderzoeken moeten doen voordat we er een of ander nieuw type exotische fysica met de haren bijslepen, zegt Freedman.
