Webb Telescope lost de “Hubble Spanning” niet op
De nieuwe ruimtetelescoop ontdekte dat de snelheid van de uitdijing van het heelal nog steeds niet klopt.
Het tempo van de uitdijing van het heelal baart astronomen al tientallen jaren zorgen. Het wordt de Hubbleconstante genoemd en het getal is, afhankelijk van hoe je het bepaalt, steeds anders. Passend genoeg een bron van voortdurende verwarring voor astrofysici.
Een team van astronomen heeft nu de uitdijingssnelheid met grotere precisie berekend. Ze gebruikten daarvoor gegevens van de Webb Space Telescope. Met die gegevens is het team erin geslaagd om de hardnekkige ruis in de waarnemingen van de Hubble Space Telescope van waarnemingen van sterren die gebruikt worden om de constante te meten, sterk te verminderen. Het onderzoek van het team staat momenteel op de preprintserver arXiv en zal in The Astrophysical Journal worden gepubliceerd.
Er zijn twee manieren om de uitdijing van het heelal te meten, die leiden beiden tot een verschillend resultaat. Eén manier is door de snelheid te voorspellen op basis van de kosmische microgolfachtergrondstraling, het vroegste licht dat we kunnen zien, dat dateert van ongeveer 300.000 jaar na de Oerknal. De andere methode is het bestuderen van een groep variabele sterren, de Cepheïden genaamd, die uitstekend geschikt zijn voor het meten van de afstanden van sterrenstelsels en hun roodverschuivingen, of voor het meten van de mate waarin het licht dat uit die sterrenstelsels komt is uitgerekt door de uitdijing van het heelal.
De snelheden die uit deze twee benaderingen zijn afgeleid leiden tot verschillende Hubbleconstanten; deze discrepantie wordt de “Hubble-spanning” genoemd en kan te wijten zijn aan fouten in de berekeningen van astronomen of aan tot nu toe onbekende (en dus niet-verklaarde) natuurkunde.
Voordat Hubble in 1990 werd gelanceerd varieerden schattingen over de tijdlijn van de uitdijing van het heelal tussen de 10 miljard en 20 miljard jaar – een groot bereik – volgens Adam Riess, astronoom aan het Space Telescope Science Institute en de Johns Hopkins University en hoofdauteur van dit nieuwe artikel.
In 2021 herberekende een andere groep onderzoekers de Hubbleconstante om een nieuwe precieze leeftijd van het heelal te vinden: 13,77 miljard jaar.
Hoewel waarnemingen van de Cepheïden door de Hubble Space Telescope de schattingen van wetenschappers over de uitdijing van het heelal aanzienlijk verbeterden zorgden Webbs waarnemingen van Cepheïden op nabij-infrarode golflengtes ervoor dat de nieuwere telescoop het licht van Cepheïden met groter gemak kon onderscheiden van het licht van naburige sterren. Ergo, minder ruis in de metingen voor het berekenen van de Hubbleconstante en de spanning ervan.
In oktober 2022 verhoogde een ander team de zekerheid van de Hubble-spanning tot een drempel van 5 sigma, wat betekent dat het verschil in de twee uitdijingssnelheden slechts een kans van één op een miljoen heeft om een statistische toevalstreffer te zijn.
Het is heel goed mogelijk – en misschien wel een meer dan gewilde optie – dat astronomen een stukje van de kosmologische puzzel missen. Volgens Riess zou het de “aanwezigheid van exotische donkere energie, exotische donkerematerie, een herziening van ons begrip van de zwaartekracht of de aanwezigheid van een uniek deeltje of veld” kunnen zijn. Of natuurlijk een opeenstapeling van fouten. Maar het nieuwe onderzoek bevestigt dat de spanning erg strak blijft.
De bevindingen zijn ook een bekroning van de Hubble Space Telescope die kennelijk de beste gegevens heeft verzameld met de technologie waarover zij beschikt. Maar Webb is een behulpzame auditor van zijn werk en andere waarnemingen – zoals het binnenkort operationele Rubin Observatory en zijn Legacy Survey of Space and Time Camera – zouden de aard van de uitdijing van ons heelal nog kunnen verduidelijken.
Eerste publicatie: 17 september 2023
Bron: diverse persberichten
