Er zijn maar weinig momenten adembenemender dan onder een schitterende sterrenhemel te staan. De Melkweg, verpakt in een kosmisch vel van kleuren en patronen, geeft ook aan dat er meer is dan op het eerste gezicht te zien is.
De meesten van ons verlangen naar deze donkere nachten, ver weg van de stadslichten. Maar een nieuwe studie suggereert dat het heelal een beetje is te donker.
De uitgestrekte lege ruimte wordt overbrugd door filamenten van waterstof en helium. Maar er is geen verband tussen hoe helder de grootschalige structuur van het heelal zal zijn en hoe helder het eigenlijk is.
In een recente studie ontdekte een team van astronomen onder leiding van Juna Kollmeier van het Carnegie Institute for Science dat het licht van bekende populaties van sterren en quasars lang niet genoeg is om waarnemingen van intergalactische waterstof te verklaren.
In een helder verlicht heelal zal intergalactische waterstof gemakkelijk worden vernietigd door energetische fotonen, wat betekent dat afbeeldingen van de grootschalige structuur in feite donkerder zullen lijken. Terwijl er in een schemerig heelal minder fotonen zijn om de intergalactische waterstof te vernietigen en beelden er helderder uitzien.
Hubble-ruimtetelescoopwaarnemingen van de grootschalige structuur laten een helder verlicht heelal zien. Maar supercomputersimulaties waarbij alleen de bekende bronnen van ultraviolet licht worden gebruikt, produceren een zwak verlicht universum. Het verschil is maar liefst 400 procent.
Waarnemingen geven aan dat de ioniserende fotonen van hete, jonge sterren bijna altijd worden geabsorbeerd door gas in het gaststelsel, zodat ze nooit ontsnappen om intergalactische waterstof te beïnvloeden. De noodzakelijke boosdoener kan het bekende aantal quasars zijn, dat veel lager is dan nodig is om het benodigde licht te produceren.
"Ofwel is ons verslag van het licht van sterrenstelsels en quasars erg ver weg, of is er een andere belangrijke bron van ioniserende fotonen die we nooit hebben herkend", zei Kollmeier in een persbericht. 'We noemen dit ontbrekende licht de foton-onderproductiecrisis. Maar het zijn de astronomen die in een crisis verkeren - op de een of andere manier gaat het heel goed met het universum. "
Vreemd genoeg komt deze discrepantie alleen voor in de nabije, relatief goed bestudeerde kosmos. In het vroege heelal klopt alles.
"De simulaties passen prachtig bij de gegevens in het vroege universum, en ze passen prachtig bij de lokale gegevens als we mogen aannemen dat dit extra licht er echt is", zegt co-auteur Ben Oppenheimer van de Universiteit van Colorado. "Het is mogelijk dat de simulaties de werkelijkheid niet weerspiegelen, wat op zich al een verrassing zou zijn, omdat intergalactische waterstof het onderdeel is van het universum waarvan we denken dat we het het beste begrijpen."
Astronomen proberen dus licht te werpen op het ontbrekende licht.
"De meest opwindende mogelijkheid is dat de ontbrekende fotonen afkomstig zijn van een of andere exotische nieuwe bron, helemaal niet van sterrenstelsels of quasars", zegt coauteur Neal Katz van de Universiteit van Massachusetts in Amherst.
Het team verkent deze nieuwe bronnen met kracht. Het is mogelijk dat er een onontdekte populatie quasars is in het nabijgelegen heelal. Of nog exotischer, de fotonen kunnen worden gemaakt op basis van vernietigende donkere materie.
'Het mooie van een discrepantie van 400 procent is dat je weet dat er echt iets mis is', zegt co-auteur David Weinberg van de Ohio State University. "We weten nog steeds niet zeker wat het is, maar ten minste één ding waarvan we dachten dat we het wisten over het huidige universum is niet waar."
De resultaten zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters en zijn online beschikbaar.
