Springen naar inhoud

- - - - -

Donkere energie bestaat niet?


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6300 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 31 maart 2017 - 13:50

Inleiding:
In het kosmologie topic (klik) wordt ondermeer toegelicht dat het kosmologisch principe een van de pijlers is waarop de theorievorming t.a.v. de evolutie van het heelal rust. Kort samengevat komt het er op neer dat verondersteld wordt dat het heelal op grote schaal homogeen en isotroop is. Er bestaat geen bijzondere positie in het heelal, in principe ziet het heelal er op grote schaal hetzelfde uit, waar je je ook bevindt. Een van de gevolgen van het principe is dat de gemiddelde dichtheid van het heelal overal hetzelfde is, en daarmee is de sterkte van de zwaartekracht die omringende materie uitoefent op grote schaal overal hetzelfde.
 
Sedert 1990 weten we uit waarnemingen dat het heelal niet alleen uitdijt, maar versneld lijkt uit te dijen (klik). Er lijkt een steeds sterker wordende kracht te zijn die het heelal uiteen drijft, sneller en sneller. Donkere energie wordt deze drijvende kracht genoemd en ondanks alle onderzoek en theorievorming is deze energie al meer dan een kwart eeuw een groot raadsel voor de kosmologen.
 
Op basis van de vele waarnemingen van de versnelde uitdijing is een theoretisch model opgesteld, het zogenoemde concordantiemodel ook bekend als het Lambda Cold Dark Matter model (ΛCDM). In dit model worden waarden ingevuld voor de massa van de zichtbare en donkere materie, de hoeveelheid donkere energie en de snelheid van de expansie van het heelal, in zodanige verhoudingen dat de uitkomst goed overeenkomt met de waarnemingen. Zie ook dit topic.
 
Correctie op kosmologisch principe nodig?
Maar aan dit model ligt het kosmologisch principe, die homogeniteit en isotropie, ten grondslag. En die aanname kan volgens een team van Amerikaanse en Hongaarse astronomen onder leiding van Gábor Rácz van de Eötvös Loránd University in Hongarije wel eens foutief zijn.
 
Op grotere schaal bezien is het heelal een verzameling 'bellen' en lijkt op zeepsop. Baryonische akoestische oscillaties (klik) zijn drukgolven die ontstonden door temperatuur- en dus drukverschillen in de superhete materiesoep vlak na de oerknal. Fotonen reizend vanuit het centrum van zo'n drukkern veroorzaakten door de voortdurende botsingen met het plasma een expanderende kracht die, tegen de zwaartekracht in, de materie bolvormig naar buiten stuwde, een beetje te vergelijken met het opblazen van een zeepbel. Toen na 380.000 jaar het heelal transparant werd, viel deze fotonendruk weg en bleven materiebellen over met min of meer gelijke diameters. Door de expansie van het heelal werden deze bellen vervolgens groter.
 
In de wanden van de bellen bevinden zich honderdduizenden sterrenstelsels en daar waar de belwanden elkaar kruisen is de dichtheid weer groter, daar houden zich superclusters van sterrenstelsels op. In de bellen bevinden zich nauwelijks sterrenstelsels. Zie ook de eerder gegeven links en dit bericht voor wat meer informatie over deze zogenoemde baryonische akoestische oscillaties.

LCDM.gif
De 'schuimstructuur' van het heelal op grotere schaal. Ieder stipje is een sterrenstelsel, de grotere heldere vlekken zijn superclusters van stelsels. Bron: Virgo Project.
 
Rácz en zijn team hebben in een computersimulatie met meer dan een miljoen sterrenstelsels de gravitatie-effecten berekend veroorzaakt door de ophoping van materie in de wanden en knooppunten van het kosmisch schuim, en stappen hiermee af van homogeniteit en isotropie op middelgrote schaal.
 
In plaats van uit te gaan van de veronderstelde perfecte homogeniteit brengen zij de effecten van de samenklonteringen van materie op middelgrote schaal in rekening en komen tot de conclusie dat hierdoor de expansiesnelheid van het heelal niet overal hetzelfde kan zijn. Zij stellen zelfs dat uit hun simulaties blijkt dat de versnelde expansie mogelijk helemaal niet door een onbekende 'donkere energie' wordt aangedreven!
 
Image1.jpg
De expansie van het heelal. Verticaal de schaalfactor, horizontaal de leeftijd. De groene lijn geeft de niet versnelde expansie volgens de Hubble constante weer. De rode lijn de gemeten expansie, waarop het concordantiemodel met de vereiste van donkere energie is afgesteld. De blauwe lijn geeft de expansie weer zoals deze berekend is op grond van de computersimulatie van Rácz et al. Bron: Zie bijlage.
 
De resultaten van de simulatie zonder donkere energie komen goed overeen met de waarnemingen, maar er zijn ook kleine verschillen. Zo blijkt uit de grafiek, dat het heelal volgens deze simulatie iets minder oud is (ruwweg 13,5 i.p.v. 13,8 miljard jaar). Toekomstige precisiewaarnemingen zouden dus het aangepaste expansiemodel kunnen ondersteunen of ontkrachten.
 
Er is ook een andere kwestie waar de simulatie mogelijk een antwoord op geeft: In het topic 'Vraagtekens bij de expansiesnelheid van het heelal' (klik) besprak ik de toenemende discrepantie tussen diverse bepalingen van de Hubble constante. Het Holicow team kwam op grond van hun Einstein lensing methode tot de conclusie dat de expansiesnelheid zoals feitelijk gemeten versus die op basis van onderzoek aan de kosmische achtergrondstraling en het kosmologisch principe, zich in twee groepen (rond 69 en 73 km/s per megaparsec) lijkt te splitsen:
 
post-28644-0-83321000-1485565790_thumb.jpg
Waarden voor H0 op basis van verschillende meetmethoden. Bron: Holicow team (zie link)
 

De door hun bepaalde waarde voor de Hubble constante ligt op LaTeX

 km/s per megaparsec, en dat is toch duidelijk hoger dan de via een andere methode m.b.v. de Planck satelliet vastgestelde waarde die op 67.8 ± 0.9 km/s per megaparsec ligt. Het heelal expandeert op basis van de Holicow waarnemingen ruwweg 6 tot 10% sneller dan volgens de meest precieze metingen van de Planck satelliet.

 
De simulatie van ruim een miljoen stelsels geeft een Hubble parameter die goed overeenkomt met de metingen aan variabele sterren, supernovae en de lensing methode van het Holicow team. De geringere waarde voor de parameter op grond van het concordantiemodel en de Planck/Wmap waarnemingen wijken hier van af. Ook dit lijkt te wijzen op een afwijking in het model als gevolg van een foutieve aanname m.b.t. homogeniteit en isotropie.
 
Image2.jpg
Hubble parameters op bass van simulaties van N stelsels. Bron: Zie bijlage.
 

Rácz: Present-day supernova observations are well fit by our model, moreover, our model naturally resolves the tension between local and CMB Hubble constant measurements. Detailed fits to observations, and forecasting for future surveys such as Euclid,WFIRST, HSC, etc. is left for future work, but it is clear already that if our model is sufficiently different from the standard w = −1 vacuum energy model, upcoming surveys will be able to confirm or rule it out.

 
Meer lezen bij de Royal Astronomy Society: klik
Wetenschappelijk paper: Bijlage  Concordance cosmology without dark energy.pdf   470,17K   97 maal gedownload
Motus inter corpora relativus tantum est.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6300 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 19 mei 2017 - 22:21

Opmerking moderator :

Discussie over vacuümenergie verplaatst naar eigen topic: klik

Motus inter corpora relativus tantum est.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures