We leven misschien in een bubbel.
Dat is de conclusie van een nieuw artikel dat is gepubliceerd in het tijdschrift Physics Letters B, dat op 10 april moet verschijnen. Het artikel is een poging om een van de diepste mysteries van de moderne natuurkunde op te lossen: waarom doen onze metingen van de snelheid van het heelal niet uitbreiding zinvol? Zoals WordsSideKick.com eerder heeft gemeld, hebben we meerdere manieren om de Hubble-constante of H0 te meten, een getal dat bepaalt hoe snel het universum uitdijt. In de afgelopen jaren, naarmate die methoden nauwkeuriger zijn geworden, zijn ze begonnen met het produceren van H0's die dramatisch niet met elkaar in overeenstemming zijn. Lucas Lombriser, natuurkundige aan de Universiteit van Genève in Zwitserland en co-auteur van het nieuwe artikel, denkt dat de eenvoudigste verklaring is dat ons sterrenstelsel zich in een gebied met een lage dichtheid van het universum bevindt - dat het grootste deel van de ruimte die we duidelijk zien door onze telescopen maakt deel uit van een gigantische bel. En die anomalie, schreef hij, knoeit waarschijnlijk met onze metingen van H0.
Het is moeilijk voor te stellen hoe een bubbel eruit zou zien op de schaal van het universum. De meeste ruimte is sowieso precies dat: ruimte, met een handvol sterrenstelsels en hun sterren verspreid door het niets. Maar net zoals ons lokale universum gebieden heeft waar materie dicht bij elkaar ligt of zich extra ver uit elkaar verspreidt, clusteren sterren en sterrenstelsels samen bij verschillende dichtheden in verschillende delen van de kosmos.
"Als we naar de kosmische microgolfachtergrond kijken, zien we overal een bijna perfect homogene temperatuur van 2,7 K van het universum. Bij nadere beschouwing zijn er echter kleine fluctuaties in deze temperatuur", vertelde Lombriser aan WordsSideKick.com.
Modellen van hoe het universum zich in de loop van de tijd heeft ontwikkeld, suggereren dat die kleine inconsistenties uiteindelijk gebieden van de ruimte zouden hebben voortgebracht die steeds minder dicht zijn, zei hij. En het soort regio's met lage dichtheid dat die modellen voorspellen, zou meer dan voldoende zijn om onze H0-metingen te verstoren op de manier die nu gebeurt.
Dit is het probleem: we hebben twee manieren om H0 te meten. De ene is gebaseerd op uiterst precieze metingen van de kosmische microgolfachtergrond (CMB), die voor het grootste deel uniform is in ons universum, omdat deze werd gevormd tijdens een gebeurtenis die het hele universum omvatte. De andere is gebaseerd op supernova's en flitsende sterren in nabije sterrenstelsels, bekend als cepheids.
Cepheids- en supernova's hebben eigenschappen die het gemakkelijk maken om nauwkeurig te bepalen hoe ver ze van de aarde verwijderd zijn en hoe snel ze van ons weggaan. Astronomen hebben ze gebruikt om een "afstandsladder" te maken naar verschillende oriëntatiepunten in ons waarneembare heelal, en ze hebben die ladder gebruikt om H0 af te leiden.
Maar aangezien zowel cepheid- als CMB-metingen het afgelopen decennium nauwkeuriger zijn geworden, is het duidelijk geworden dat ze het er niet mee eens zijn.
'Als we verschillende antwoorden krijgen, betekent dat dat er iets is dat we niet weten', vertelde Katie Mack, een astrofysicus aan de North Carolina State University, eerder aan WordsSideKick.com. "Dus dit gaat eigenlijk niet alleen om het begrijpen van de huidige expansiesnelheid van het universum - iets waar we in geïnteresseerd zijn - maar om te begrijpen hoe het universum is geëvolueerd, hoe de expansie is geëvolueerd en wat ruimte-tijd dit alles heeft gedaan tijd."
Sommige natuurkundigen zijn van mening dat er een 'nieuwe fysica' moet zijn die de ongelijkheid veroorzaakt - iets dat we niet begrijpen over het universum dat onverwacht gedrag veroorzaakt.
"Nieuwe natuurkunde zou natuurlijk een zeer opwindende oplossing zijn voor de Hubble-spanning. Maar nieuwe natuurkunde impliceert doorgaans een complexer model dat duidelijk bewijs vereist en moet worden ondersteund door onafhankelijke metingen", zei Lombriser.
Anderen denken dat er een probleem is met onze berekeningen van de cepheid-ladder of onze observaties van de CMB. Lombriser zei dat zijn uitleg, die anderen eerder hebben voorgesteld, maar zijn paper in detail uitwerkt, meer in deze categorie valt.
"Als de minder complexe standaardfysica de spanning kan verklaren, geeft dit zowel een eenvoudigere verklaring en is het een succes voor de bekende fysica, maar het is helaas ook saaier", voegde hij eraan toe.
