Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

De donkere kant van het universum ophelderen

Het moet er zijn, alleen kunnen we het niet zien: de raadselachtige donkere materie en donkere energie in het heelal. Henk Hoekstra is een van de vele kosmologen die dolgraag, willen weten waar deze substanties precies uit bestaan. Hij kreeg er een Europese onderzoekssubsidie van 1,3 miljoen euro voor.

 

Henk Hoekstra
Henk Hoekstra

Ons heelal dijt uit. En sinds het eind van de jaren negentig weten we, dankzij een studie naar verre supernova’s, dat dit steeds sneller gaat. Volgens kosmologen komt dit door een zogeheten ‘donkere energie’ die als een soort omgekeerde zwaartekracht de materie in het heelal uit elkaar duwt. Maar vooralsnog weet niemand wat die donkere energie is of waardoor deze veroorzaakt wordt.

Instrumenten verbeteren

Er is duidelijk iets fundamenteel mis in onze kennis van het universum, stelt Hoekstra. Omdat het probleem van donkere energie relatief nieuw is, zijn de experimenten die kosmologen kunnen uitvoeren nog niet toereikend om het raadsel op te lossen. De bestaande instrumenten moeten dus zo snel mogelijk verbeterd worden. Hoekstra spreekt daarom ook wel van een ‘overgangsstadium’ in de studie naar donkere energie.

Zwaartekrachtlens

The effect of a gravitional lens. A large cluster of billions of stars work like a lens, distorting the image. Arcs of light and red and blue colours are the result of this distortion.
De werking van een zwaartekrachtlens gedemonstreerd. De Hubble Space Telescope maakte deze foto, waarbij een groot cluster van miljarden sterren werken als een lens die het beeld doen vervormen. Lichtboogjes en rode en blauwe kleuren zijn het gevolg van die vervorming.

Met de ERC Grant, een Europese onderzoekssubsidie van 1,3 miljoen euro, wil Hoekstra vooruitgang boeken in experimenteel opzicht. Hij richt zich op een relatief nieuwe optische techniek, de zwaartekrachtlens. Het is een effect dat optreedt op als je naar een voorwerp kijkt dat ongeveer op één lijn staat met een sterk zwaartekrachtveld ‘Licht wordt afgebogen door materie in het heelal’, legt Hoekstra uit. ‘We bekijken melkwegstelsels die door de afbuiging van het licht een andere vorm krijgen dan ze in het echt hebben.’

Verdeling

De kunst is om die afwijking, die heel subtiel is, aan de hand van observaties nauwkeurig te bepalen. Dat zegt iets over de verdeling van energie en materie in het heelal. En het geeft niet alleen meer duidelijkheid over wat donkere energie is, maar ook hoe het zit met donkere materie, dat andere geheim van de kosmos. Het overgrote deel van de materie in het heelal is onzichtbaar voor ons, maar uit de bewegingen van sterrenstelsels weten we dat deze er moet zijn.

Effecten corrigeren

Evidence for dark matter: the purple light in this image could be caused by dark matter.

Hoekstra zet de subsidie in om meetfouten in de zwaartekrachtlensmethode te minimaliseren: ‘Er zitten allemaal aspecten aan die verbeterd moeten worden. We moeten bijvoorbeeld de afstand tot melkwegstelsels goed kunnen meten, bepalen hoe melkwegstelsels er écht uitzien en instrumentele effecten corrigeren. Over vijf jaar hoop ik dat de metingen op dat moment de beste zijn die de wetenschap te bieden heeft.’

Satelliet

En dan begint de zoektocht naar antwoorden eigenlijk pas echt. Hoekstra werkt aan een project om een satelliet ver in de ruimte te brengen die vele malen betere metingen kan doen dan vanaf de grond, zoals nu gebeurt. ‘De kennis die we de komende jaren opdoen, kunnen we voor dat project gebruiken’, verwacht Hoekstra. En misschien wordt dan duidelijk of ons huidige idee van de zwaartekracht in het heelal op de schop moet.