Astronomen van de Universiteit van Cambridge (VK) hebben een nieuwe manier gevonden om de donkere energie te meten – de mysterieuze kracht die meer dan tweederde van het heelal uitmaakt en verantwoordelijk is voor de versnelde uitdijing van het heelal.
De wetenschappers hebben ontdekt dat het mogelijk is om donkere energie te detecteren en te meten door het Andromedastelsel te bestuderen – onze naaste galactische buur die op ramkoers ligt met het Melkwegstelsel (The Astrophysical Journal Letters).
Alles wat we in onze wereld en aan de hemel kunnen waarnemen – van kleine insecten tot enorme sterrenstelsels –vormt slechts vijf procent van het waarneembare heelal.
De rest valt onder de noemer ‘donker spul’: wetenschappers denken dat ongeveer 27% van het heelal bestaat uit donkere materie, die objecten bij elkaar houdt, terwijl 68% bestaat uit donkere energie, die objecten uit elkaar duwt.
Donkere energie is de generieke naam voor een familie van modellen die je aan Einsteins zwaartekrachtstheorie zou kunnen toevoegen.
De eenvoudigste versie hiervan staat bekend als de kosmologische constante: een constante energiedichtheid die sterrenstelsels van elkaar weg duwt. Sinds ze voor het eerst werd geïdentificeerd, hebben astronomen diverse methoden ontwikkeld om de donkere energie te detecteren. De meeste daarvan zijn gebaseerd op het meten van de snelheden waarmee objecten uit het vroege heelal van ons weg bewegen.
Maar het ontrafelen van de effecten van de donkere energie van miljarden jaren geleden is allesbehalve eenvoudig: omdat het slechts een zwakke kracht tussen sterrenstelsels is, wordt donkere energie gemakkelijk overwonnen door de veel sterkere krachten binnen sterrenstelsels.
Er is echter één regio in het heelal die verrassend gevoelig is voor donkere energie, en die bevindt zich in onze eigen kosmische achtertuin.
Het Andromedastelsel ligt dicht bij ons eigen Melkwegstelsel, en de twee sterrenstelsels liggen op ramkoers. Naarmate ze dichter bij elkaar komen, zullen de twee sterrenstelsels heel langzaam om elkaar heen gaan draaien, met een omlooptijd van ongeveer 20 miljard jaar.
Maar door de enorme zwaartekracht zullen de twee sterrenstelsels lang voordat de eerste omloop is voltooid, over ongeveer vijf miljard jaar beginnen samen te smelten. Met behulp van computersimulaties op basis van de best beschikbare schattingen van de massa’s van beide sterrenstelsels, hebben de Cambridge-astronomen vastgesteld dat donkere energie van invloed is op de manier waarop het Andromedastelsel en het Melkwegstelsel om elkaar heen draaien.
‘Als we in ons model de waarde van de kosmologische constante veranderen, kunnen we zien hoe dat de baan van de twee sterrenstelsels beïnvloedt,’ aldus hoofdauteur David Benisty.
‘Op basis van hun massa’s kunnen we een bovengrens opleggen aan de kosmologische constante die ongeveer vijf keer zo hoog is als wat we in de rest van het heelal kunnen meten.’Volgens de onderzoekers zullen gegevens van de Webb-ruimtetelescoop veel nauwkeurigere metingen van de massa en beweging van het Andromedastelsel opleveren. Op die manier zou de bovengrens van de kosmologische constante kunnen worden verlaagd.
Bovendien kan, door andere paren van sterrenstelsels te bestuderen, de techniek verder worden verfijnd. Maar een directe meting van de donkere energie is dat nog niet. (EE)
(Image Credit: NASA; ESA; Z. Levay and R. van der Marel, STScI; T. Hallas; and A. Mellinger)
