Donkere energie zou kunnen worden gemeten door het naburige sterrenstelsel europahoy.news te bestuderen

Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge ontdekten dat het mogelijk is om te detecteren en te meten donkere energie het bestuderen van Andromeda, onze galactische buurman die in slow motion op ramkoers ligt met de Melkweg.

Sinds de ontdekking eind jaren negentig voor het eerst hebben wetenschappers zeer verre sterrenstelsels gebruikt om donkere energie te bestuderen, maar ze zijn er nog niet in geslaagd deze rechtstreeks te detecteren. De onderzoekers uit Cambridge ontdekten echter dat ze, door te bestuderen hoe Andromeda en de Melkweg elkaar benaderen gezien hun collectieve massa, een bovengrens konden stellen aan de waarde van de kosmologische constante, het eenvoudigste model van donkere energie. De gevonden bovengrens is vijf keer groter dan de waarde van de kosmologische constante die in het vroege heelal kan worden gedetecteerd.

Hoewel de techniek zich nog in een vroeg stadium van ontwikkeling bevindt, zeggen de onderzoekers dat het mogelijk zou kunnen zijn om donkere energie te detecteren door onze eigen kosmische omgeving te bestuderen. Hij resultaten worden gerapporteerd De brieven van het astrofysische tijdschrift.

Alles wat we op onze wereld en in de lucht kunnen zien – van kleine insecten tot enorme sterrenstelsels – vormt slechts vijf procent van het waarneembare heelal. De rest is duisternis: Wetenschappers geloven dat ongeveer 27% van het universum bestaat uit donkere materie, die objecten bij elkaar houdt, terwijl 68% uit donkere energie bestaat, die objecten uit elkaar trekt.

« Donkere energie is een algemene naam voor een familie van modellen die kunnen worden toegevoegd aan Einsteins zwaartekrachttheorie », zegt eerste auteur Dr. David Benisty van de afdeling Toegepaste Wiskunde en Theoretische Natuurkunde. « De eenvoudigste versie hiervan staat bekend als een kosmologische constante: een constante energiedichtheid die sterrenstelsels van elkaar af beweegt. »

Einstein voegde tijdelijk de kosmologische constante toe aan zijn algemene relativiteitstheorie. Van de jaren dertig tot de jaren negentig werd de kosmologische constante op nul gesteld, totdat ontdekt werd dat een onbekende kracht – donkere energie – de uitdijing van het universum versnelde. Er zijn echter minstens twee grote problemen met donkere energie: we weten niet precies wat het is, en we hebben het niet rechtstreeks gedetecteerd.

Sinds de eerste identificatie ervan hebben astronomen een verscheidenheid aan methoden ontwikkeld om donkere energie te detecteren, waarvan de meeste betrekking hebben op het bestuderen van objecten uit het vroege heelal en het meten van hoe snel ze zich van ons verwijderen. Het ontdekken van de effecten van donkere energie van miljarden jaren geleden is niet eenvoudig: omdat het een zwakke kracht tussen sterrenstelsels is, kan donkere energie gemakkelijk worden overwonnen door veel sterkere krachten binnen sterrenstelsels.

Er is echter een deel van het universum dat verrassend gevoelig is voor donkere energie, en dat is in onze eigen kosmische achtertuin. Het Andromedastelsel staat het dichtst bij onze Melkweg en de twee sterrenstelsels bevinden zich op ramkoers. Naarmate ze dichterbij komen, zullen de twee sterrenstelsels heel langzaam om elkaar heen gaan draaien. Eén enkele baan zal 20 miljard jaar duren. Als gevolg van de enorme zwaartekracht zullen de twee sterrenstelsels echter beginnen samen te smelten en in elkaar te vallen lang voordat één baan voltooid is, zo’n vijf miljard jaar vanaf nu.

« Andromeda is het enige sterrenstelsel dat niet van ons wegrent, dus door de massa en beweging ervan te bestuderen, zullen we in staat zijn om enkele uitspraken te doen over de kosmologische constante en donkere energie », zegt Benisty, die ook onderzoeksmedewerker is bij Colegio. de Reinas.

Met behulp van een reeks simulaties gebaseerd op de best beschikbare schattingen van de massa van beide sterrenstelsels ontdekten Benisty en zijn co-auteurs (DAMTP-professor Anne Davis en Institute for Astronomy Professor Wyn Evans) dat donkere energie de manier beïnvloedt waarop Andromeda en de De Melkweg draait om elkaar heen.

« Donkere energie beïnvloedt elk paar sterrenstelsels: de zwaartekracht wil de sterrenstelsels naar elkaar toe trekken, terwijl donkere energie ze uit elkaar trekt », zegt Benisty. “Als we in ons model de waarde van de kosmologische constante veranderen, kunnen we zien hoe dat de baan van de twee sterrenstelsels verandert. Op basis van zijn massa kunnen we een bovengrens stellen aan de kosmologische constante, die ongeveer vijf keer groter is dan wat we kunnen meten aan de hand van de rest van het universum. »

De onderzoekers zeggen dat hoewel de techniek enorm waardevol zou kunnen zijn, deze nog steeds geen directe detectie van donkere energie is. Gegevens van de James Webb Telescope (JWST) zullen veel nauwkeurigere metingen van de massa en beweging van Andromeda opleveren, wat zou kunnen helpen de bovengrenzen van de kosmologische constante te verfijnen.

Bovendien zou het door het bestuderen van andere paren sterrenstelsels mogelijk zijn om de techniek verder te verfijnen en te bepalen hoe donkere energie ons universum beïnvloedt. « Donkere energie is een van de grootste raadsels in de kosmologie », zei Benisty. « Het kan zijn dat de effecten variëren afhankelijk van afstand en tijd, maar we hopen dat deze techniek kan helpen het mysterie te ontrafelen. »

Fontein: Universiteit van Cambridge