Komen we nu eindelijk te weten hoe snel ons universum uitdijt?

Wetenschappers weten al bijna een eeuw dat ons universum uitdijt. Het betekent dat de afstand tussen sterrenstelsels in ons universum per seconde steeds een stukje groter wordt. Maar met wat voor snelheid dat gebeurt? Dat weten we eigenlijk niet. Om dit te berekenen gebruiken astronomen de hubbleconstante. Toch lukt het onderzoekers niet om de exacte waarde van de hubbleconstante te bepalen. In een nieuwe studie gepubliceerd in The Astrophysical Journal ontwikkelden onderzoekers een nieuwe methode met behulp van een heel ander soort ster om de hubbleconstante te meten. Maar of deze nieuwe meetmethode het probleem oplost…

Discrepantie
“De hubbleconstante is de kosmologische parameter die de absolute schaal, grootte en leeftijd van het universum bepaalt,” zegt onderzoeker Wendy Freedman. “Het is een van de meest directe manieren om erachter te komen hoe het universum evolueert.” De twee gangbare manieren om de hubbleconstante te meten is door cepheïden (pulserende sterren) en supernova’s waar te nemen en door metingen te verrichten van kosmische achtergrondstraling uit het vroege universum. Deze twee methoden geven echter niet dezelfde waarden. Zo blijkt dat het universum met 74 kilometer per seconde per megaparsec uitdijt als we de hubbleconstante door middel van cepheïden en supernova’s meten. Kijken we echter naar de data van Planck over de kosmische achtergrondstraling, dan blijkt dat ons universum uitdijt met een snelheid van 67,4 kilometer per seconde per megaparsec (één parsec komt overeen met een afstand van 3,26 lichtjaar).


Rode reus
In de nieuwe studie besloten de onderzoekers het over een andere boeg te gooien. Zo besloot het team de hubbleconstante te meten door middel van een ander soort ster, namelijk de rode reus. Dit is een ster die aan het einde van haar levensfase is gekomen. Astronomen kunnen de schijnbare helderheid van rode reuzensterren uit verschillende sterrenstelsels meten en dit vervolgens gebruiken om achter hun afstanden te komen. Uit deze waarnemingen blijkt dat het universum zich uitbreidt met 69,8 kilometer per seconde per megaparsec.

Onderzoekers hebben geprobeerd een schatting te maken van de uitdijing van ons universum door rode reuzen in verschillende sterrenstelsels te observeren en hun afstanden te meten. Afbeelding: NASA, ESA, W. Freedman (University of Chicago), ESO, and the Digitized Sky Survey

Opgelost?
“Onze eerste gedachte was dat de methode met de rode reus mogelijk de discrepantie tussen de cepheïden en de kosmische achtergrondstraling kan oplossen,” zegt Freedman. De resultaten lijken echter niet sterk de voorkeur te geven aan het ene antwoord boven de andere, al sluiten de bevindingen nauwer aan bij de metingen van Planck over de kosmische achtergrondstraling. Recent hebben onderzoekers ook de versnelde uitdijing van het universum gemeten door middel van zwaartekrachtsgolven. Dit resulteerde in een schatting van 70,3 kilometer per seconde per megaparsec.

Wat precies de mismatch tussen de resultaten veroorzaakt is nog altijd de vraag. “Misschien komt de discrepantie doordat astronomen de sterren die ze meten nog niet helemaal begrijpen, of doordat het kosmologisch model van het universum niet klopt,” oppert Freedman. “Het zou ook kunnen dat beide verbeterd moeten worden.” Het wachten is op de Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) die over een jaar of vijf gelanceerd gaat worden. Deze gevoelige ruimtetelescoop zal een schat aan nieuwe informatie opleveren over supernovae van het type Ia, cepheïden en rode reuzensterren waardoor het mysterie over ons uitdijende universum mogelijk voor eens en voor altijd wordt opgelost.