Bestaan
donkere energie steeds waarschijnlijker
Hubble-foto
bevestigt vermoeden van Einstein - 05-04-2001
In
1997 nam de Hubble Ruimtetelescoop per toeval een foto van een supernova.
Bij nader inzien bleek het om de verst van ons verwijderde en dus
ook oudste supernova te gaan die ooit werd waargenomen. Na bijna 4
jaar onderzoek komen astronomen bovendien tot de conclusie dat deze
ontploffende ster het bestaan van een mysterieuze ‘donkere energie’
bevestigt.
Het
is verbazend hoe snel de vreemdste begrippen in de astronomie binnen
kunnen dringen. Donkere materie kenden we al, ook al weet nog steeds
niemand wat het nu precies is, maar een donkere kracht kwam tot enkele
jaren geleden alleen in het Star
Wars universum voor. De laatste jaren raakten astronomen er echter
in sneltempo van overtuigd dat ook in ons heelal een donkere kracht
aan het werk is.
Dat heeft grote gevolgen voor het beeld dat we van de kosmos hebben,
een beeld dat de laatste paar decennia wel vaker moest worden bijgestuurd.
Einstein bijvoorbeeld, was er, net als zijn tijdgenoten, van overtuigd
dat de aarde in een statisch heelal rond de zon cirkelt. Hij voegde
zelfs een kosmologische constante aan zijn formule toe om een onbeweeglijk
heelal mogelijk te maken. Maar Edwin
Hubble toonde aan dat het heelal uitdijt en deed dat zo overtuigend
dat zelfs Einstein in 1930, na een bezoek aan Wilson Observatory waar
hij de foto’s van Hubble onder ogen kreeg, niet langer vasthield aan
de idee van een statisch heelal. Hij noemde zijn kosmologische constante
zelfs de grootste blunder uit zijn carrière.
De ruimtelescoop die naar Hubble werd vernoemd, zou nu wel eens het
bewijs geleverd kunnen hebben dat Einstein wel gelijk had toen hij
een kosmologische constante aan zijn vergelijking toevoegde, zij het
dat dit dan niet zorgt voor een statisch heelal. Pas sinds 1998 maakt
de idee van een donkere energie opgang, maar in die korte tijd heeft
deze idee zich wel van heel wat steun kunnen verzekeren. Het begrip
heeft ondertussen al heel wat namen gekregen - vacuümenergie, nulpuntenergie,
X-materie, donkere kracht - maar wat het precies doet vindt zijn beste
uitdrukking in de welsiswaar weinig poëtische term antizwaartekracht-kracht.
Het gaat om een onzichtbare vorm van energie die ervoor zorgt dat
voorwerpen die elkaar door de zwaartekracht aantrekken, elkaar toch
afstoten. Maar omdat de kracht zo zwak is, merken we er in het dagelijkse
leven helemaal niets van.
Dat is in de uitgestrektheid van het heelal wel eventjes anders, want
daar wordt de donkere energie ingeroepen om de kenmerken van de uitdijing
van de ruimte te verklaren. Supernovae
- exploderende sterren - spelen in dit soort onderzoek een cruciale
rol. De supernova die te zien is op een foto die door de Hubble Ruimtetelescoop
in 1997 werd genomen, is de verst verwijderde, en dus ook de oudste
ontploffende ster die ooit werd waargenomen. Supernova 1997ff is meer
dan 10 miljard lichtjaar van de aarde verwijderd en geeft een beeld
van het universum toen het nog erg jong was. En het laat toe een kant
te kiezen tussen twee elkaar bestrijdende theorieën.
Twee jaar geleden ontdekten astronomen namelijk dat sommige supernovae
van type Ia, die steeds dezelfde helderheid hebben, 25% minder helder
schenen dan op basis van hun roodverschuiving verwacht kon worden.
Ze leidden eruit af dat deze supernovae verder verwijderd zijn dan
voorspeld wordt door een theoretisch model dat uitgaat van een heelal
dat in steeds hetzelfde tempo uitdijt. Het heelal scheen, na een periode
van steeds afnemende uitzetting, dus steeds sneller groter te worden,
net als een chauffeur die afremt voor een rood licht, maar het gaspedaal
opnieuw indrukt als het groen wordt.
Andere astronomen konden zich niet verzoenen met een dergelijk wispelturig
heelal, waarvan de uitdijing niet in een gelijkmatig tempo verloopt.
Zij stelden voor dat de supernovae minder helder waren dan verwacht
omdat kosmisch stof hun licht tegenhoudt, of omdat supernovae toch
niet altijd dezelfde helderheid hebben, maar in het vroege heelal
veel minder fel schenen.
Daarom is deze verste supernova zo opzienbarend, want de Hubble-foto
laat toe om deze verklaringen experimenteel te toetsen. Als komsisch
stof het licht dempt of als jonge supernovae minder helder waren,
dan moet dit bijzonder ver gelegen en oud exemplaar heel wat minder
helder zijn dan wordt verwacht.
Maar het onderzoek dat de afgelopen jaren werd gevoerd, toont aan
dat de supernova integendeel twee keer meer helder is dan op basis
van de kosmisch stof-hypothese. En ook de idee dat de jonge supernovae
nu eenmaal niet zo veel voorstelden, kan deze schitterende waarneming
niet verklaren.
Donkere energie - of Einsteins kosmologische constante - kan dat wel.
Want als in het jonge heelal de materie veel dichter bij elkaar was
dan nu het geval is en de aantrekkingskracht dus heel wat meer invloed
had dan nu, dan schijnt een supernova uit deze periode - pakweg 11
miljard jaar geleden - intenser dan op basis van de roodverschuiving
wordt verwacht.
Donkere energie-proponenten kunnen nu dus de eindjes aan elkaar knopen.
In een heelal waarin een kosmologische constante aan het werk is,
zou een versnelling van de uitdijing van het heelal vervangen worden
door een afremming van de uitdijingssnelheid, als men steeds verder
in de tijd terugkijkt. Jonge supernovae die minder helder en oude
supernovae die helderder zijn dan verwacht zijn precies wat een dergelijke
theorie zou voorspellen en zijn ook precies wat men heeft kunnen waarnemen.
En zo vindt alweer een bizarre idee, waarvan niemand weet wat het
zou kunnen zijn en hoe het werkt, zijn weg naar de astronomie.
(DdV)
Aansluitende artikels:
Einsteins
‘grootste blunder’ toch correct? - 03-10-2000
Related links:
Op zoek naar de donkere
kracht
©
David de Vaal
