Dit keer hebben onderzoekers de snelheid waarmee het heelal uitdijt, berekend met behulp van zwaartekrachtlenzen.

Er is al veel onderzoek gedaan naar de Hubbleconstante, oftewel de snelheid waarmee het heelal uitdijt. Meestal werden tijdens deze onderzoeken Cepheïden (pulserende, veranderlijke sterren) en supernova’s gebruikt. Maar onderzoekers hebben het nu over een andere boeg gegooid en de Hubbleconstante berekend met behulp van zwaartekrachtslenzen en quasars.

Een op de voorgrond gelegen sterrenstelsel creëert vier afbeeldingen van de quasar WFI2033-4723. Afbeelding: ESA / Hubble / NASA / Suyu et al.

Hoe werkt het?
Een zwaartekrachtslens is een zwaar sterrenstelsel dat tussen de waarnemer (in dit geval de Hubble-telescoop) en een bepaald hemellichaam (in dit geval een quasar) in staat en het licht van het object erachter afbuigt. Zo ontstaan meerdere afbeeldingen van hetzelfde object (zie de afbeelding hiernaast). Het licht van die verschillende afbeeldingen volgt nooit dezelfde weg, onder meer omdat een sterrenstelsel eigenlijk nooit precies op één lijn staat met de waarnemer en het achterliggende object. Aangezien de helderheid van quasars door de tijd heen verandert, kunnen onderzoekers de verschillende beelden dus op verschillende momenten zien flikkeren. En de vertragingen tussen die flikkringen zijn afhankelijk van de weg die het licht aflegt. Die vertragingen kunnen gebruikt worden om de Hubbleconstante te berekenen. “Deze methode is de simpelste en meest directe manier om de Hubble-constante te meten, aangezien deze alleen gebruik maakt van geometrie en de Algemene Relativiteitstheorie en geen andere aannames behoeft,” stelt onderzoeker Frédéric Courbin.


De zwaartekrachtlens uitgelegd.

Planck
Op basis van hun onderzoek hebben Courbin en collega’s de Hubbleconstante heel precies kunnen berekenen. En de uitslag daarvan komt netjes overeen met eerdere onderzoeken die dus op totaal andere wijze – met behulp van Cepheïden en supernova’s – de Hubbleconstante berekenden. Maar: de uitslag van Courbin en collega’s is in strijd met de metingen van de Planck-satelliet. Er is echter een belangrijk verschil tussen de metingen van Planck en de metingen die Hubble nu heeft uitgevoerd. Planck mat de Hubbleconstante in het jonge universum door de kosmische achtergrondstraling te bestuderen. En het recente onderzoek richtte zich – net als onderzoeken met behulp van Cepheïden en supernova’s – op het lokale universum.


Hier zie je vier afbeeldingen van een quasar flikkeren. De beelden worden versneld afgespeeld: in werkelijkheid is er sprake van een vertraging van enkele dagen tot wel twee weken. Afbeelding: ESA / Hubble / NASA.

Discrepanties
Wat betekent dat? Nou, eigenlijk betekent het dat we het universum nog altijd niet goed doorgronden, stelt onderzoeker Sherry Suyu. “De snelheid waarmee het universum uitdijt, wordt nu op verschillende manieren zo precies gemeten dat discrepanties wellicht wijzen op onbekende natuurwetten die onze huidige kennis van het universum overstijgen.”

En daarmee is het laatste woord over de Hubbleconstante dus nog altijd niet gezegd. “De Hubbleconstante is cruciaal voor de moderne astronomie,” vertelt Suyu. “Aangezien deze ons beeld van het universum – dat volgens ons bestaat uit donkere energie, donkere materie en gewone materie – kan bevestigen of verwerpen.”