Nieuwe methode suggereert dat heelal sneller uitdijt dan gedacht

Een internationaal team van astronomen heeft een nieuwe, hogere waarde gemeten voor de snelheid waarmee het heelal uitdijt. Ze gebruikten twee zware sterrenstelsels als ‘zwaartekrachtlenzen’ om het licht van verafgelegen objecten te analyseren. Het onderzoek is geleid door het Max Planck Institute for Astrophysics (MPA) in Garching, Duitsland. Sterrenkundige Léon Koopmans van de Rijksuniversiteit Groningen maakt deel uit van het team. Het resultaat verschijnt op 13 september in het tijdschrift Science.

De afstand tussen sterrenstelsels neemt toe sinds de oerknal van 13,8 miljard jaar geleden, doordat de ruimte uitdijt. En hoe verder een sterrenstelsel is verwijderd, hoe groter de snelheid waarmee het van ons af beweegt. De Hubble-constante is de verhouding tussen de snelheid en de afstand. Voor sterrenkundigen is die Hubble- constante een essentiële eenheid om nauwkeurig afstanden in het universum te bepalen. Die afstanden zijn weer belangrijk om in te schatten hoe helder of groot objecten zijn en dat helpt sterrenkundigen te begrijpen hoe het heelal zich heeft ontwikkeld.

Maar er is een probleem: verschillende manieren om de waarde van de Hubble-constante te meten geven niet precies dezelfde uitkomst. De Hubble-constante wordt weergegeven in kilometer per seconde per megaparsec (3,3 miljoen lichtjaar). De meest nauwkeurige bepaling is gemaakt door analyse van de kosmische achtergrondstraling. Dat gebeurde door de WMAP-missie, die een waarde van 71 km/s per megaparsec gaf, en met de Planck-missie, die uitkwam op ongeveer 67. Het verschil is klein, maar maakt onderzoek aan details van de oorsprong en ontwikkeling van het heelal lastig. Andere technieken, gebaseerd op metingen aan supernova’s, leveren doorgaans iets hogere waarden op.

In het Science-artikel wordt een nieuwe methode gepresenteerd om de Hubble-constante te meten. De onderzoekers keken hoe de zwaartekracht van twee verschillende sterrenstelsels het licht van objecten die erachter liggen afbuigt. De stelsels werken als een zwaartekrachtlens. Via slimme rekenmethoden wisten zij de diameter van deze ‘lenzen’ te achterhalen. Met deze diameter konden zij de afstand tot de beide lenzen nauwkeurig berekenen. Uiteindelijk leverde dit een nieuwe, hogere waarde op voor de Hubble-constante.

De astronomen vonden een waarde van 82 +/- 8 km/s per megaparsec, wat erop wijs dat het heelal sneller uitdijt dan werd aangenomen. De onzekerheid in de schatting is toe te schrijven aan statistische onzekerheid, omdat maar twee zwaartekrachtlenzen zijn gebruikt. De onderzoekers zijn al bezig om hun techniek los te laten op meer lenzen, waardoor de onzekerheid zal afnemen.

Het resultaat lijkt te bevestigen dat er een systematisch verschil is tussen de waarde van de Hubble-constante die is afgeleid uit indirecte bronnen, zoals de kosmische achtergrondstraling, die kort na de oerknal werd uitgezonden, en methoden gebaseerd op metingen aan objecten als supernova’s of in dit geval een zwaartekrachtlens, die veel jonger zijn. “Dit wijst erop dat we de natuurkunde van het vroege heelal nog niet goed begrijpen,” zegt coauteur Léon Koopmans (RUG), “en dat het standaardmodel van de kosmologie wellicht moet worden herzien.”