Mysterious Dark Energy speelde niet meer dan een rol in het vroege heelal

Wetenschappers die duistere energie proberen te begrijpen, een van de raarste dingen in het universum, hebben een stap voorwaarts gezet om te bepalen hoeveel er kort na de oerknal had kunnen bestaan.

Donkere energie is de mysterieuze kracht waarvan wetenschappers denken dat ze verantwoordelijk zijn voor het uit elkaar trekken van de ruimte, waardoor de uitdijing van het universum versnelt. Niemand weet wat donkere energie is en is niet direct gedetecteerd.

In het nieuwe onderzoek gebruikten onderzoekers de Zuidpool-telescoop op Antarctica om de kosmische microgolfachtergrond te observeren, het doordringende licht dat overblijft na de oerknal waarvan wordt gedacht dat het het universum heeft op gang gebracht. Deze straling bevat een overzicht van vele eigenschappen van het vroege universum, waardoor wetenschappers de maximale hoeveelheid donkere energie konden afleiden die op dat moment aanwezig kon zijn.

Op basis van hun metingen ontdekten de onderzoekers dat donkere energie niet verantwoordelijk kon zijn voor meer dan 1,8 procent van de totale dichtheid van het universum. Daarentegen domineert donkere energie tegenwoordig de ruimte, goed voor ongeveer 74 procent van alle materie en energie in het universum.

De kosmische rol van duistere energie

Een van de meest populaire theorieën over donkere energie beschouwt het als de kosmologische constante, een term uit Einsteins vergelijkingen van algemene relativiteit.

Als donkere energie een constante is, is de dichtheid ervan - de hoeveelheid donkere energie per gegeven oppervlak - niet veranderd in de loop van de tijd. Ondertussen is de dichtheid van materie in het universum veranderd en wordt het lager en lager naarmate het universum zich heeft uitgebreid. [Afbeeldingen: The Big Bang & Early Universe]

Dus, terwijl de donkere energie de materie nu met ongeveer drie tegen één overstijgt, zou die verhouding veel kleiner zijn geweest wanneer het jonge universum zo dicht was met materie. Duistere energie zou in vergelijking onbetekenend zijn geweest.

Wat is donkere energie eigenlijk?

De nieuwe metingen zijn consistent met dat idee, hoewel ze nog steeds niet kunnen dienen om de kosmologische constante theorie te scheiden van andere modellen die suggereren dat het vroege deel van de donkere energie, hoewel klein, niet verwaarloosbaar was.

Hoofdauteur van het onderzoek, Christian L Reichardt, een kosmoloog aan de Universiteit van Californië, Berkeley, zei dat modellen waarin donkere energie niet-constant is 'enkele theoretische voordelen hebben'.

Hij zei bijvoorbeeld dat ze een vreemd toeval kunnen huisvesten: we bevinden ons toevallig in een universum waarin donkere energie en materie relatief vergelijkbaar zijn, zonder de andere volledig te domineren. Deze theorieën rond dat probleem door te suggereren dat het universum niet altijd zo is geweest.

Christof Wetterich van de universiteit van Heidelberg in Duitsland, die in 1987 een model voorstelde van veranderende donkere energie, genaamd "kwintessens", zei dat het moeilijk is om dergelijke modellen uit te sluiten, omdat ze niet leiden tot een specifieke voorspelling voor de hoeveelheid donkere energie in een gegeven tijd.

"In elk geval is er geen afwijking van een eenvoudig model met een kosmologische constante te zien in de gegevens [van de Zuidpool telescoop], en dit is op zichzelf indrukwekkend", vertelde Wetterich aan ProfoundSpace.org in een e-mail. "Er kan hooguit een vrij kleine fractie van vroege donkere energie zijn, in overeenstemming met de resultaten van eerdere onderzoeken."

Over het algemeen geven veel kosmologen de voorkeur aan de kosmologische constante theorie.

"Er is een stelling dat de eenvoudigste verklaring het beste is, en de kosmologische constante op dit moment is het eenvoudigste model dat overeenkomt met alle waarnemingen," zei Reichardt.

Gericht zijn op duistere energiemysterie

Naarmate wetenschappers betere en betere gegevens verzamelen over de kosmische microgolfachtergrond van experimenten zoals die met de Zuidpool-telescoop of de Europese Planck-satelliet, zou de situatie duidelijker moeten worden.

"Dit is een interessant artikel", schreef astrofysicus Bharat Ratra van de Kansas State University in een e-mail. Ratra, die niet betrokken was bij de studie, is de architect, samen met Jim Peebles van Princeton University, van een in de tijd variërend model voor donkere energie.

"De kosmologische constante van Einstein is zeer consistent met de observatiebeperkingen van combinaties van momenteel beschikbare gegevens," zei Ratra, "maar donkere energie die langzaam afneemt in de tijd (en zwak varieert in de ruimte), zoals in het model dat Peebles en ik overwogen hebben, is nog niet sterk ongunstig door de gegevens.

"De situatie zal waarschijnlijk de komende jaren veel duidelijker worden, dit zijn interessante tijden voor de kosmologie!"

Reichardt en zijn collega's hebben hun studie voorgelegd aan de Astrophysical Journal Letters, waar het momenteel wordt beoordeeld door vakgenoten, en ze hebben het gepost op de astronomie preprint-site ArXiv.