Volgens het standaardmodel van de kosmologie blijft donkere energie altijd even sterk. Nu zijn er voorzichtige aanwijzingen dat deze mysterieuze vorm van energie langzaam aan kracht verliest.

De grootste 3D-kaart van het heelal die ooit is gemaakt, wijst erop dat donkere energie in de loop van de tijd steeds zwakker wordt. Dat zou betekenen dat we een verkeerd beeld hebben van deze raadselachtige vorm van energie waar het grootste deel van het heelal uit bestaat. Het standaardmodel van de kosmologie, lambda-CDM genaamd, stelt namelijk dat donkere energie voortdurend even sterk moet blijven.

‘Als het standhoudt, is dit een heel belangrijk resultaat’, zegt kosmoloog Adam Riess van de Johns Hopkins-universiteit in de Verenigde Staten. Hij ontdekte 25 jaar geleden het eerste bewijs voor donkere energie.

Er is meer onderzoek nodig naar het effect van ruimtevaart op het brein
LEES OOK

Er is meer onderzoek nodig naar het effect van ruimtevaart op het brein

Om veilig te ruimtereizen, moeten we in beeld krijgen hoe een leven zonder aardse zwaartekracht de hersenen beïnvloedt, stelt Elisa Raffaella Ferrè.

Donkere energie wordt gezien als de oorzaak van de steeds snellere uitdijing van het heelal. Als de sterkte ervan niet constant is, kan dat enorme gevolgen hebben voor onze ideeën over het begin van het heelal, de grootte ervan en het uiteindelijke lot. Volgens Reiss, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek, zou het ertoe kunnen leiden dat ‘we eens goed bij onszelf te rade moeten gaan wat betreft ons begrip van zwaartekracht en velden’.

Standaardkaarsen

De opmerkelijke resultaten, gepubliceerd in een reeks artikelen, komen van het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) in de Amerikaanse staat Arizona. Zelfs DESI-medewerkers weten niet zeker wat ze ervan moeten denken. ‘De afgelopen maanden hebben we het alleen maar hierover gehad… of dit nou wel of niet interessant is’, zegt DESI-woordvoerder Kyle Dawson, kosmoloog aan de Universiteit van Utah.

De grootste 3D-kaart van het heelal toont de verdeling van sterrenstelsels. Wij bevinden ons in het midden van deze uitsnede. Beeld: Claire Lamman/DESI collaboration; custom colormap package by cmastro.

DESI-onderzoekers bestudeerden de sterkte van donkere energie door de grootschalige structuur en verspreiding van sterrenstelsels te meten. Daaruit volgt hoe het heelal in de loop der tijd is uitgedijd. De onderzoekers combineerden deze informatie vervolgens met drie sets van gegevens over supernova’s. Dat zijn restanten van sterexplosies die als een soort ijkpunten fungeren: dankzij hun voorspelbare helderheid kun je er de afstand tot allerlei kosmische objecten mee bepalen.

Tegenspraak

Verrassend genoeg gaf elk van de drie supernovasets een ander antwoord op de vraag hoe de uitdijingssnelheid van het heelal in de loop der tijd is veranderd. Wel volgde uit alle drie de datasets dat de effecten van donkere energie de afgelopen miljarden jaren zijn afgenomen. De grootte van deze afname varieerde echter, zodat onderzoekers niet helemaal zeker weten hoe ze de gegevens moeten interpreteren.

‘Twee van de supernovasets zijn in tegenspraak met elkaar, terwijl het zeer, zeer vergelijkbare datasets zijn’, zegt Dawson. ‘Ik weet niet welke van de twee klopt. Het is ook mogelijk dat de waarheid in het midden ligt. Het lijkt erop dat de verschillen voortkomen uit de manier waarop de supernova-onderzoekers de gegevens hebben geëvalueerd.’

Genoeg spanning

Tegenstrijdigheden tussen natuurkundige modellen en metingen worden aangeduid met de sigma-factor. Die geeft aan hoe waarschijnlijk het is dat een dergelijke verschil toevallig is ontstaan. ‘Vanaf ongeveer 3 sigma gaan we rechtop zitten, goed opletten en spreken over een ‘indicatie’ van iets’, zegt Riess. Alles daaronder is over het algemeen niet bijzonder spannend voor onderzoekers – de kans is dan te groot dat de tegenstrijdigheid domweg door toeval is ontstaan.

De afwijkingen tussen lambda-CDM en de combinatie van supernova- en DESI-metingen varieerden van 2,5 tot 3,9 sigma. ‘Er is genoeg spanning om het interessant te maken. Tegelijkertijd is er niet genoeg spanning om te zeggen dat er zeker iets aan de hand is’, zegt Dawson.

Bijna 70 procent van het universum bestaat uit donkere energie. Elke fout in ons begrip van de aard ervan kan dus grote gevolgen hebben voor de natuurkunde. Om te bewijzen of zo’n fout er echt is, zijn de komende jaren nauwkeurigere metingen nodig. ‘Als dit waar is, is het de eerste echte aanwijzing die we in 25 jaar hebben gekregen over de aard van donkere energie’, zegt Riess.