Er is iets aan de hand in de kosmologie dat ons kan dwingen een paar studieboeken te herschrijven. Het draait allemaal om het meten van de uitdijing van het heelal, wat natuurlijk een vrij belangrijk onderdeel is van ons begrip van de kosmos.
De uitdijing van het heelal wordt gereguleerd door twee dingen: donkere energie en donkere materie. Ze zijn als de yin en yang van de kosmos. Men drijft expansie aan, terwijl men remt op expansie. Dark Energy duwt het universum om voortdurend uit te breiden, terwijl Dark Matter zorgt voor de zwaartekracht die die expansie vertraagt. En tot nu toe leek Dark Energy een constante kracht te zijn, die nooit aarzelde.
Hoe is dit bekend? Welnu, de kosmische microgolfachtergrond (CMB) is een manier om de uitzetting te meten. De CMB is als een echo uit de begintijd van het heelal. Het is het bewijs dat is achtergelaten vanaf het moment ongeveer 380.000 jaar na de oerknal, toen de expansiesnelheid van het heelal zich stabiliseerde. De CMB is de bron voor het meeste van wat we weten over Dark Energy en Dark Matter. (Je kunt de CMB zelf horen door een huishoudradio aan te zetten en af te stemmen op statische elektriciteit. Een klein percentage van die statische elektriciteit is afkomstig van de CMB. Het is alsof je luistert naar de echo van de oerknal.)
De CMB is behoorlijk grondig gemeten en bestudeerd, met name door de ESA's Planck Observatory en door de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). Met name de Planck heeft ons een momentopname van het vroege heelal gegeven, waardoor kosmologen de uitbreiding van het heelal konden voorspellen. Maar ons begrip van de uitbreiding van het heelal komt niet alleen van het bestuderen van de CMB, maar ook van de Hubble Constant.
De Hubble-constante is genoemd naar Edwin Hubble, een Amerikaanse astronoom die opmerkte dat de uitzettingssnelheid van sterrenstelsels kan worden bevestigd door hun roodverschuiving. Hubble observeerde ook Cepheid-variabele sterren, een soort standaardkaars die ons betrouwbare metingen van afstanden tussen sterrenstelsels geeft. De combinatie van de twee waarnemingen, de snelheid en de afstand, leverde een maat op voor de uitdijing van het heelal.
We hebben dus twee manieren gehad om de uitdijing van het heelal te meten, en ze zijn het meestal met elkaar eens. Er zijn verschillen tussen de twee van een paar procentpunten, maar dat valt binnen het bereik van meetfouten.
Maar nu is er iets veranderd.
In een nieuw artikel hebben Dr. Adam Riess van de Johns Hopkins University en zijn team een strengere meting van de uitdijing van het heelal gerapporteerd. Riess en zijn team gebruikten de Hubble-ruimtetelescoop om 18 standaardkaarsen in hun gaststelsels te observeren, en hebben een deel van de onzekerheid verminderd die inherent is aan eerdere studies van standaardkaarsen.
Het resultaat van deze nauwkeurigere meting is dat de Hubble-constante is verfijnd. En dat heeft op zijn beurt het verschil vergroot tussen de twee manieren waarop de uitdijing van het heelal wordt gemeten. De kloof tussen wat de Hubble-constante ons vertelt, is de mate van expansie, en wat de CMB, zoals gemeten door het Planck-ruimtevaartuig, ons vertelt dat de expansie-snelheid nu 8% is. En 8% is een te grote afwijking om als meetfout te kunnen worden uitgelegd.
Het gevolg hiervan is dat we misschien ons standaardmodel van de kosmologie moeten herzien om daar op de een of andere manier rekening mee te houden. En op dit moment kunnen we alleen raden wat er moet worden veranderd. Er zijn wel een paar kandidaten.
Het kan zijn gecentreerd rond Dark Matter en hoe het zich gedraagt. Het is mogelijk dat Dark Matter wordt beïnvloed door een kracht in het universum die niets anders doet. Aangezien er zo weinig bekend is over Dark Matter en de naam zelf niet veel meer is dan een tijdelijke aanduiding voor iets waar we bijna volledig onwetend over zijn, zou dat het kunnen zijn.
Of het kan iets te maken hebben met Dark Energy. De naam is ook slechts een tijdelijke aanduiding voor iets waarvan we bijna niets weten. Misschien is Dark Energy niet constant, zoals we dachten, maar verandert het in de loop van de tijd om nu sterker te worden dan in het verleden. Dat zou de discrepantie kunnen verklaren.
Een derde mogelijkheid is dat standaardkaarsen niet de betrouwbare afstandsindicatoren zijn die we dachten dat ze waren. We hebben onze afmetingen van standaardkaarsen eerder verfijnd, misschien zullen we dat nog een keer doen.
Waar dit allemaal toe leidt, staat op dit punt open voor speculatie. De mate van expansie van het heelal is eerder veranderd; ongeveer 7,5 miljard jaar geleden versnelde het. Misschien verandert het weer, nu in onze tijd. Omdat Dark Energy de zogenaamde lege ruimte inneemt, wordt er misschien meer gecreëerd naarmate de uitbreiding doorgaat. Misschien bereiken we een ander kantel- of evenwichtspunt.
Het enige wat zeker is, is dat het een mysterie is. Een die we graag willen begrijpen.
