Ons melkwegstelsel bevindt zich in een enorme bubbel waar weinig materie is

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

We leven misschien in een bubbel. Maar dit is niet het vreemdste dat je over ons universum hebt gehoord. Nu is er tussen de talloze theorieën en hypothesen een andere opgedoken. De nieuwe studie is een poging om een van de moeilijkste mysteries van de moderne natuurkunde op te lossen: waarom kloppen onze metingen van de uitdijingssnelheid van het heelal niet?

Volgens de auteurs van het artikel is de eenvoudigste verklaring dat onze melkweg zich in een gebied met een lage dichtheid van het heelal bevindt - wat betekent dat het grootste deel van de ruimte die we duidelijk door telescopen kunnen zien, deel uitmaakt van een gigantische bel. En deze anomalie, schrijven de onderzoekers, zal waarschijnlijk interfereren met metingen van de Hubble-constante - de constante die wordt gebruikt om de uitdijing van het universum te beschrijven.

Hoe is het heelal ontstaan?

Probeer je voor te stellen hoe de bel eruit zou zien op de schaal van het universum. Dit is vrij moeilijk, aangezien het grootste deel van de ruimte ruimte is, met een handvol sterrenstelsels en sterren verspreid in de leegte. Maar net als de gebieden in het waarneembare heelal, waar materie dicht opeengepakt is of juist ver van elkaar ligt, komen sterren en sterrenstelsels samen met verschillende dichtheden in verschillende delen van de kosmos.

Achtergrondstraling (of kosmische microgolfachtergrondstraling) - deze thermische straling die in het vroege heelal werd gevormd en gelijkmatig vult - stelt wetenschappers in staat om met bijna perfecte nauwkeurigheid de uniforme temperatuur van het heelal om ons heen te bepalen. Vandaag weten we dat deze temperatuur 2,7K is (Kelvin is een temperatuurschaal, waarbij 0 graden het absolute nulpunt is). Volgens Space.com zie je bij nadere inspectie echter kleine schommelingen in deze temperatuur. Modellen van hoe het universum zich in de loop van de tijd heeft ontwikkeld, suggereren dat deze kleine inconsistenties uiteindelijk min of meer dichte gebieden in de ruimte zouden voortbrengen. En dit soort regio's met een lage dichtheid zou meer dan genoeg zijn om de metingen van de Hubble-constante te vervormen zoals het nu gebeurt.

Absolute nul is een term die de volledige stop van de beweging van moleculen betekent. Absolute nultemperaturen kunnen niet worden bereikt. In 1995 probeerden Eric Cornell en Carl Wiemann dit te doen, maar toen de rubidium-atomen werden afgekoeld, lukte dat niet. Daarom heeft de eenheid van temperatuurverandering in Kelvin geen negatieve waarden.

Hoe wordt de Hubble-constante gemeten?

Tegenwoordig zijn er twee manieren om de Hubble-constante te meten. Een daarvan is gebaseerd op uiterst nauwkeurige metingen van de CMB, die uniform lijkt te zijn in ons heelal sinds het kort na de oerknal werd gevormd. Een andere manier is gebaseerd op supernova's en pulserende veranderlijke sterren in nabije sterrenstelsels die bekend staan als Cepheïden. Bedenk dat Cepheïden en supernova's eigenschappen hebben die het mogelijk maken om nauwkeurig te bepalen hoe ver ze van de aarde zijn en met welke snelheid ze van ons weg bewegen. Astronomen hebben ze gebruikt om een "afstandsladder" te bouwen naar verschillende oriëntatiepunten in het waarneembare heelal. Dezelfde "ladder" werd door wetenschappers gebruikt om de Hubble-constante af te leiden. Maar aangezien metingen van Cepheïden en CMB de afgelopen tien jaar nauwkeuriger zijn geworden, is het duidelijk geworden dat de gegevens niet convergeren. En de aanwezigheid van verschillende antwoorden betekent meestal dat er iets is dat we niet weten.

Dus in feite gaat het niet alleen om het begrijpen van de huidige uitdijingssnelheid van het heelal, maar ook om het begrijpen hoe het heelal zich ontwikkelde en uitbreidde en wat er al die tijd met ruimte-tijd gebeurde.

Sterrenstelsels in een bubbel

Sommige natuurkundigen geloven dat er een soort van "nieuwe fysica" is die de onbalans bepaalt - iets in het universum dat we niet begrijpen en dat is de reden voor het onverwachte gedrag van ruimtevoorwerpen. Volgens onderzoeksauteur Lucas Lombrizer zou een nieuwe fysica een zeer opwindende oplossing zijn voor de Hubble-constante, maar het impliceert meestal een complexer model dat duidelijk bewijs vereist en moet worden ondersteund door onafhankelijke metingen. Andere wetenschappers denken dat het probleem in onze berekeningen ligt.

De oplossing, voorgesteld in een nieuw artikel dat in april 2020 in Physics Letters B wordt gepubliceerd, is om aan te nemen dat ons hele sterrenstelsel, evenals enkele duizenden nabijgelegen sterrenstelsels, zich in een bel bevinden waar weinig materie is - sterren, gasvormig en stof wolken. Volgens de auteur van de studie zou een bel met een diameter van 250 miljoen lichtjaar, die ongeveer de helft van de dichtheid van de rest van het heelal bevat, verschillende cijfers voor de uitdijingssnelheid van het heelal kunnen verzoenen.