Hubble deep field-weergave. Afbeelding tegoed: Hubble. Klik om te vergroten.
Kosmologen van Princeton University hebben een nieuwe methode aangekondigd om te begrijpen waarom de uitdijing van het universum versnelt. De voorgestelde techniek zal kunnen bepalen of de kosmische versnelling het gevolg is van een nog onbekende vorm van donkere energie in het universum of dat het een handtekening is van een uitsplitsing van Einsteins theorie van algemene relativiteitstheorie op zeer grote schaal van het universum. Het resultaat wordt vandaag gepresenteerd door de hoofdonderzoeker, Dr. Mustapha Ishak-Boushaki, een onderzoeksmedewerker aan de Princeton University in New Jersey, aan de Canadian Astronomical Society meeting in Montreal, QC.
“De versnellende uitdijing van het universum is een van de meest intrigerende en uitdagende problemen in de astrofysica. Bovendien houdt het verband met problemen op veel andere natuurkundige gebieden. Ons onderzoekswerk is gericht op het beperken van verschillende mogelijke oorzaken van deze versnelling. ” zegt Dr. Ishak-Boushaki.
In de afgelopen 8 jaar hebben verschillende onafhankelijke astronomische waarnemingen aangetoond dat de uitdijing van het heelal een fase van versnelling is ingegaan. De ontdekking van deze versnelling kwam als een verrassing voor astrofysici die verwachtten dat ze een vertraging van de uitzetting als gevolg van de aantrekkingskracht van gewone materie in het universum zouden meten.
Om de kosmische versnelling te verklaren, introduceerden theoretische kosmologen het idee van een nieuwe energiecomponent die tweederde van de totale energiedichtheid van het universum zou vormen en die eerder zwaartekracht afstotend dan aantrekkelijk is. Dit onderdeel wordt Dark Energy genoemd.
Is Dark Energy echt? "We weten het niet", zegt professor David Spergel van Princeton. 'Het kan een geheel nieuwe vorm van energie zijn of de observationele handtekening van het falen van Einsteins theorie van algemene relativiteitstheorie. Hoe dan ook, het bestaan ervan zal een diepgaande invloed hebben op ons begrip van ruimte en tijd. Ons doel is om de twee cases te kunnen onderscheiden. ”
Het eenvoudigste geval van donkere energie is de kosmologische constante die Einstein 80 jaar geleden introduceerde om zijn theorie van algemene relativiteitstheorie te verzoenen met zijn vooroordeel dat het universum statisch is. Een paar jaar later moest hij de kosmologische constante terugtrekken toen de uitdijing van het heelal werd ontdekt. De ontdekking van de kosmische versnelling heeft het debat over de kosmologische constante in een nieuwe context nieuw leven ingeblazen.
Een andere fundamenteel andere mogelijkheid is dat de kosmische versnelling een handtekening is van een nieuwe theorie van de zwaartekracht die op zeer grote schaal van het universum binnenkomt in plaats van het product van donkere energie. Sommige van de recent voorgestelde modellen van gemodificeerde zwaartekracht zijn geïnspireerd op de Superstring-theorie en de extra dimensionale fysica.
Kunnen we onderscheid maken tussen deze twee mogelijkheden? De voorgestelde procedure laat zien dat het antwoord ja is. Het algemene idee is als volgt. Als de versnelling het gevolg is van donkere energie, dan zou de expansiegeschiedenis van het universum consistent moeten zijn met de snelheid waarmee clusters van sterrenstelsels groeien. Afwijkingen van deze consistentie zouden een handtekening zijn van de uitsplitsing van algemene relativiteitstheorie op zeer grote schaal van het universum. De voorgestelde procedure implementeert dit idee door de beperkingen die op donkere energie zijn verkregen uit verschillende kosmologische sondes te vergelijken en stelt ons in staat eventuele inconsistenties duidelijk te identificeren.
Als voorbeeld werd in deze studie een heelal beschreven dat wordt beschreven door een 5-dimensionale gemodificeerde zwaartekrachttheorie en werd aangetoond dat de procedure de signatuur van deze theorie kan identificeren. Belangrijk is dat werd aangetoond dat toekomstige astronomische experimenten onderscheid kunnen maken tussen gemodificeerde zwaartekrachttheorieën en donkere energiemodellen.
Het onderzoek naar de gepresenteerde resultaten werd geleid door Dr. Mustapha Ishak-Boushaki in samenwerking met professor David Spergel, beide van de afdeling Astrophysical Sciences van de Princeton University, en Amol Upadhye, een afgestudeerde student aan de afdeling Physics van de Princeton University.
Oorspronkelijke bron: Princeton News Release
