Kan een kameleon een sterrenstelsel bouwen? Ja, volgens nieuwe computermodellen.
Dit is geen surrealistische grap, maar eerder de implicatie van recente simulaties die de innerlijke werking van donkere energie willen verklaren, een mysterieuze kracht die alles in het universum uit elkaar drijft. De bevindingen, gepubliceerd op 8 juli in het tijdschrift Nature Astronomy, ondersteunen een model van donkere energie dat bekend staat als Chameleon Theory.
Hints van donkere energie werden voor het eerst ontdekt eind jaren negentig, toen kosmologen het licht van verre supernova's maten en zich realiseerden dat de sterren zwakker waren dan verwacht, wat suggereert dat het weefsel van de ruimtetijd niet alleen uitdijde, maar versnelde in zijn uitdijing. Natuurkundigen stelden het bestaan voor van een kracht die tegen de zwaartekracht in werkte en de dingen van elkaar wegduwde in plaats van ze samen te trekken.
De meeste onderzoekers onderschrijven het idee dat donkere energie de kosmologische constante is, een soort energie die is opgesloten in het vacuüm van de ruimte zelf, vertelde Baojiu Li, een wiskundige natuurkundige aan de Durham University in het Verenigd Koninkrijk, aan WordsSideKick.com. 'Dit eenvoudige model werkt praktisch heel goed en het is een eenvoudige toevoeging aan het kosmologische model zonder de wet van de zwaartekracht te hoeven wijzigen', zei hij.
Het probleem is dat toonaangevende natuurkundetheorieën voorspellen dat de waarde van de energie van het vacuüm 120 ordes van grootte hoger moet zijn dan wat kosmologen waarnemen uit feitelijke metingen van donkere energie in het universum, zei Li. Dus natuurkundigen hebben alternatieve verklaringen gezocht, waaronder de Kameleon-theorie.
De theorie stelt een nieuwe kracht voor, bovenop de vier reeds bekende, gemedieerd door een deeltje dat het kameleondeeltje wordt genoemd, volgens een uitlegger in het tijdschrift Sky and Telescope. De kameleonkracht zou als donkere energie werken en sterrenstelsels in de kosmos uit elkaar drijven. Maar een onverwachte vijfde kracht heeft zijn eigen dilemma: hoe komt het dat onze instrumenten nog nooit zo'n deeltje hebben gezien?
De theorie suggereert dat kameleondeeltjes, net als hun naamgenoten van reptielen, in hun omgeving kunnen opgaan om detectie te omzeilen. In plaats van van kleur te veranderen, veranderen deze deeltjes van massa. In omgevingen met een hoge dichtheid, zoals die nabij de aarde, hebben ze een hoge massa en zijn daarom moeilijk te detecteren. Dit is waarom we de effecten van kameleondeeltjes op ons zonnestelsel niet zien, maar alleen op extreem grote kosmologische schalen, waar over het algemeen materie schaars is, volgens de theorie.
Om de kameleontheorie te testen, hebben onderzoekers krachtige computersimulaties uitgevoerd, waarbij virtuele donkere materie - een tot nu toe onbekende stof die veel groter is dan de zichtbare materie in het heelal - wordt rondgedraaid met de vier bekende krachten plus kameleondeeltjes om hemelse structuren zoals ons zonnestelsel te creëren , volgens een verklaring.
Maar tot nu toe betekende de beperking van de verwerkingskracht dat de modellen geen gewone, zichtbare materie, zoals protonen en elektronen, konden bevatten. Li en zijn collega's gebruikten supercomputers om eindelijk de gewone deeltjes naast al het andere te plaatsen en structuren op melkwegschaal te produceren.
"De simulaties laten zien dat realistische sterrenstelsels, zoals onze eigen Melkweg, kunnen ontstaan ondanks het ingewikkelde gedrag van de zwaartekracht", zei Li.
Het team hoopt dat verdere modellering manieren zal onthullen om de theorie te onderscheiden van andere hypothesen over donkere energie, voegde hij eraan toe.
Doen deze ideeën de theorie van Einsteins algemene relativiteitstheorie in twijfel, zoals alom wordt gemeld?
"Uitdaging is een sterk woord", vertelde Jeremy Sakstein, een natuurkundige aan de Universiteit van Pennsylvania in Philadelphia die niet bij het werk betrokken was, aan WordsSideKick.com.
Om de algemene relativiteitstest te testen, is het nuttig om concurrerende theorieën te hebben, voegde hij eraan toe, en dit nieuwe onderzoek is een stap in de richting van het maken van voorspellingen over wat deze alternatieven zouden kunnen zien op kosmologische schalen.
