In de duisternis staren
De uitbreiding van ons universum versnelt. Dit vreemde fenomeen wordt donkere energie genoemd en werd ongeveer twintig jaar geleden voor het eerst opgemerkt in onderzoeken naar supernova-explosies op afstand. Sindsdien zijn meerdere onafhankelijke bewijslijnen allemaal tot dezelfde sombere conclusie gekomen: het universum wordt steeds dikker en dikker.
Toch is wat de heck veroorzaakt? Wat is donkere energie? Er zijn verschillende ideeën voor mogelijke oorzaken. Misschien is het een illusie, en ons begrip van zwaartekracht is op deze enorme schaal gewoon verkeerd. Misschien doordringt een enigszins mysterieus veld de hele ruimtetijd, wat de versterking van de afstanden tussen sterrenstelsels in het hele universum aandrijft.
Veruit de eenvoudigste verklaring is dat donkere energie eenvoudig is Daar. Een eenvoudige natuurconstante die voorkomt in de vergelijkingen van Algemene Relativiteit, wat het fundamentele raamwerk is voor hoe we kosmologische zaken begrijpen. Het heeft geen verklaring en geen oorzaak. Net als elke andere natuurconstante maakt het slechts deel uit van de fundamentele realiteit.
Hoewel deze uitleg niet helemaal bevredigend is, verklaart het wel alle beschikbare gegevens tot nu toe.
Tikken op de energie van de Quasar
En de gegevens zijn simpelweg dit: het lijkt erop dat de kracht van donkere energie gedurende de hele kosmische tijd absoluut constant is gebleven. Het is aanwezig, onveranderd in tijd en ruimte.
Kan zijn.
Een van de grootste uitdagingen bij het bestuderen van de aard van donkere energie is dat we geen volledig beeld hebben van de uitbreidingsgeschiedenis van het universum. In plaats daarvan hebben we wat neerkomt op kosmologische 'boekensteunen' - we kunnen de uitbreiding op relatief recente tijden bestuderen met behulp van Type 1a supernova, en we kennen heel precies de toestand van het universum toen het slechts 380.000 jaar oud was via de kosmische microgolfachtergrond.
We hebben geen heel duidelijk beeld van wat het universum daartussen deed, maar recentelijk proberen een paar onderzoekers dat te veranderen door het licht van verre quasars te onderzoeken. Deze quasars zijn monsterlijk heldere objecten, aangedreven door de zwaartekrachtcompressie van materiaal terwijl het zichzelf samendrukt om in gigantische zwarte gaten te passen. Quasars zijn verreweg de krachtigste motoren in het universum, waardoor ze uitstekende kandidaten zijn om tussen de boekensteunen diep in de kosmische geschiedenis te turen.
De centrale uitdaging is echter dat je nooit helemaal zeker weet hoe ver een quasar verwijderd is. Als de ene helderder is dan de andere, is de eerste dan dichterbij ... of gewoon helderder? Zonder een manier om deze te ontwarren, kun je geen vaste afstand krijgen, wat betekent dat je de uitdijing van het universum niet kunt meten sinds de tijd dat quasar zijn licht uitzond.
De onderzoekers hebben echter een nieuwe truc toegepast door twee verschillende soorten licht van de quasars te vergelijken. De eerste soort is ultraviolet uitgezonden door het binnenvallende materiaal zelf. De tweede zijn hardere röntgenstralen die worden gecreëerd door ultraviolette straling die wordt gestimuleerd naar hogere energieën door nog meer omringend gas. Door deze twee emissiebronnen te vergelijken, kunnen de onderzoekers de ware helderheid van elke quasar onthullen en zo hun afstanden kennen.
Big Rip, Big Deal
En de onderzoekers ontdekten dat donkere energie volgens hun voorlopige resultaten in het verleden zwakker was. Dat betekent dat het niet constant is - het evolueert en verandert en wordt met de tijd sterker. Als dit resultaat standhoudt (en dat is een grote als) dan zal onze eenvoudigste uitleg van donkere energie uit het raam moeten worden gegooid ten gunste van iets ingewikkelder. Wat eigenlijk een goede zaak is - een veranderende donkere energie kan ons de aanwijzingen geven die we nodig hebben om nieuwe gebieden van de natuurkunde te verkennen.
Maar dit resultaat geeft ook een somberder beeld van de toekomst van het universum. Als donkere energie constant blijft, zullen sterren tientallen biljoenen jaren blijven schijnen terwijl sterrenstelsels zachtjes van elkaar afdrijven. Maar als donkere energie met de tijd sterker wordt, dan wordt de afstotende kracht ervan overweldigend, niet alleen om sterrenstelsels uit elkaar te drijven, maar ook om de sterrenstelsels zelf uit elkaar te scheuren.
En zonnestelsels.
En planeten.
En moleculen.
Hoe lang duurt het voordat dit "grote rip" -scenario zich afspeelt? Het hangt ervan af hoe snel donkere energie stijgt, maar het kan binnen een paar miljard jaar zijn. Dat is kosmologisch gezien niet zo lang.
Lees meer: "Kosmologische beperkingen uit het Hubble-diagram van quasars bij hoge roodverschuivingen"
