Donkere energie zou de botsing tussen de Melkweg en het Andromedastelsel kunnen veranderen

We weten dat eind jaren negentig werd ontdekt dat de uitdijing van het zichtbare heelal de afgelopen paar miljard jaar is versneld. Deze ontdekking wordt vaak vereenvoudigd door te zeggen dat het een ontdekking van donkere energie is, maar in werkelijkheid is het enige dat aan het licht is gebracht door twee teams van astrofysici, een van hen onder leiding van Saul Perlmutter, juist deze versnelling. We kunnen dit verklaren zonder het concept van donkere energie te introduceren, en in feite spreekt het Nobelcomité dat de leiders van de twee teams beloonde voor deze ontdekking ook alleen maar over het onthullen van het bestaan ​​van een versnelling van expansie.

Technisch gezien wordt dit fenomeen beschreven in zijn eerste benadering door een constante toe te voegen aan Einsteins algemene relativiteitsvergelijkingen die de kosmologische constante wordt genoemd. Einstein deed dit in 1917 toen hij het eerste kosmologische model presenteerde op basis van de relativiteitstheorie voor zwaartekracht. Deze constante is al aangetoond door een afstotend effect dat de zwaartekracht van massa’s materie tenietdoet om een ​​stabiel en evenwichtig universum te creëren.

De ontdekking van de versnelling van kosmische expansie en de verklaringen ervan, interview met Futura-Sciences door Jonathan Saar, september 2014. © Jean-Pierre Luminet

De zon en het uitdijende zonnestelsel?

In feite was dit evenwicht onstabiel, en van de jaren 1930 tot de jaren 1990 liet bijna iedereen de kosmologische constante van Einstein varen toen Hubble de uitdijing van het universum ontdekte. Ogenschijnlijk was de enige persoon die deze constante handhaafde Georges Lemaître, die de eerste was die – in termen van de uitbreiding van de ruimte – Hubble’s ontdekking van de relatie tussen het effect van de spectrale roodverschuiving van licht van sterrenstelsels en hun afstanden tot de aarde correct begreep. Melkweg.

Hubble begreep de theorie van Einstein niet en voor hem wordt de verschuiving veroorzaakt door de verplaatsingsbewegingen van sterrenstelsels, wat resulteert in het Doppler-effect. Lemaître heeft inderdaad vastgesteld dat het een gevolg was van uitzetting, het uitrekken van de golflengte van licht tijdens zijn reis, een effect dat nog belangrijker is omdat de reis zo lang duurde.

Of het nu met of zonder een kosmologische constante was, de ontdekking van expansie stelde het probleem om te weten hoe ver het zich had gemanifesteerd. Concluderen we dat de straal van de banen van de planeten van het zonnestelsel, de grootte van de zon zelf, toeneemt met de tijd?

Het eerste item waarop moet worden gereageerd, is al eerder gegeven Einstein en zijn assistent Ernst G. Strauss sinds 1945. De zwaartekracht van het lichaam kan sterk genoeg zijn om het uitrekkende effect volledig teniet te doen. Berekeningen over dit onderwerp werden in de daaropvolgende decennia verfijnd en toonden aan dat de potentiële effecten van expansie op de schaal van planeten in het zonnestelsel of sterren in de melkweg bijna onbeduidend waren..

Maar deze berekeningen werden gemaakt voordat de uitdijing van het waarneembare heelal werd ontdekt. Dat is de reden waarom een ​​groep onderzoekers van de University of Cambridge, Engeland, Anne Davis van het legendarische DAMTP (waar Hawking werkte) en Wyn Evans vanInstituut voor Sterrenkunde Ze bespraken deze vraag met hun collega David Benestee, eveneens van Vakgroep Toegepaste Wiskunde en Theoretische Natuurkunde. Dit deden ze door analytische berekeningen uit te voeren waarbij ze rekening hielden met de kosmologische constante, de beweging van het Andromedastelsel ten opzichte van de Melkweg, zoals ze uitleggen in een artikel dat zal verschijnen in Astrofysische dagboekbrieven.

Een directe meting van donkere energie en nieuwe fysica?

Het blijkt dat het Andromedastelsel al enige tijd bekend staat om zijn traject dat ertoe zal leiden dat het in botsing komt met de Melkweg en dat deze gebeurtenis eigenlijk bijna enkele jaren geleden plaatsvond, miljarden jaren geleden. Dit was al bekend vóór de ontdekking van donkere energie en wordt simpelweg verklaard door te laten zien dat het uitrekkende effect pas echt merkbaar was toen we ons begonnen te verplaatsen naar schalen iets boven de cluster van sterrenstelsels en dat er dus eigenlijk geen probleem was met het licht van het Andromedastelsel. zijnde van kleur verschoven naar blauw, dit keer door een echte Doppler-verschuiving vanwege de beweging die Andromeda heeft op zijn pad naar onze melkweg.

Astrofysici van de Universiteit van Cambridge ontdekten dat de bewegingen van het Andromedastelsel en de verwachte botsing binnen 4,5 tot 5 miljard jaar eigenlijk gevoelig zijn voor de waarde en aard van de kosmologische constante, dat wil zeggen dat deze bewegingen op een onbeduidende manier worden beïnvloed door de aard van de duisternis. Energie, elke berekening geeft verschillende resultaten, afhankelijk van de modellering van de kosmologische constante, hetzij de waarde ervan, hetzij de oorsprong ervan uit nieuwe fysica zoals de standaard tensortheorie.

” Donkere energie beïnvloedt elk paar sterrenstelsels: de zwaartekracht wil de sterrenstelsels bij elkaar houden, terwijl donkere energie ze uit elkaar duwt. Als we in ons model de waarde van de kosmologische constante veranderen, kunnen we zien hoe dit de banen van de twee sterrenstelsels verandert. Op basis van hun massa kunnen we een bovengrens stellen aan de kosmologische constante, die ongeveer vijf keer groter is dan wat we kunnen meten vanuit de rest van het universum. David Benestee legt uit in een persbericht van de Universiteit van Cambridge.

En de onderzoeker voegt eraan toe: Donkere energie is een van de grootste mysteries in de kosmologie. De effecten kunnen variëren met afstand en tijd, maar hopelijk helpt deze technologie het mysterie te ontrafelen. Aangezien gegevens van de James Webb-telescoop (JWST) nauwkeurigere metingen van de massa en beweging van Andromeda zullen opleveren, zou dit kunnen helpen de bovengrenzen van de waarde van de kosmologische constante te verlagen, vrijwel alles. te detecteren en te meten. En om andere informatie te verkrijgen door paren verre sterrenstelsels te bestuderen die ook worden beïnvloed door donkere energie.