Nieuw KiDS-resultaat: heelal 10 procent homogener dan gedacht
Nieuwe resultaten van de Kilo-Degree Survey (KiDS) tonen aan dat het heelal bijna 10 procent homogener is dan gedacht. De nieuwe KiDS-kaart is gemaakt met de deels Nederlandse OmegaCAM op ESO’s VLT Survey Telescope op Cerro Paranal in Noord-Chili. Een internationaal team van astronomen van onder meer de Universiteit Leiden heeft de KiDS-1000-resultaten beschreven in vijf artikelen waarvan de laatste drie op 31 juli online verschenen. Ze zijn ingestuurd voor publicatie in het vakblad Astronomy & Astrophysics.
De nieuwe KiDS-kaart beslaat zo’n 1000 vierkante graden, wat neerkomt op 5% van de extragalactische hemel. Voor de analyse zijn 31 miljoen sterrenstelsels gebruikt. De sterrenstelsels staan tot meer dan 10 miljard lichtjaar ver. Hun licht werd uitgezonden in de tijd dat ons heelal nog maar de helft van zijn huidige leeftijd had.
Verdeling van materie
KiDS gebruikt de sterrenstelsels om de verdeling van materie in het heelal in kaart te brengen. Dat gebeurt via zwakke zwaartekrachtlenzen, waarbij het licht van verre sterrenstelsels een beetje wordt afgebogen door het zwaartekrachtseffect van grote hoeveelheden materie, zoals clusters van sterrenstelsels. Dat effect wordt gebruikt om de ‘klonterigheid’ te bepalen van de verdeling van de sterrenstelsels. Het gaat hierbij om alle materie in het heelal, waarvan meer dan 90 procent bestaat uit de onzichtbare donkere materie plus onzichtbaar ijl gas.
Discrepantie
De zwaartekracht van de materie in het heelal zorgt voor een minder homogene verdeling; gebieden met een beetje meer massa dan gemiddeld trekken materie aan uit hun omgeving en zorgen voor meer contrast. Maar de uitdijing van het heelal gaat deze groei juist tegen. Deze beide processen worden aangestuurd door de zwaartekracht en zijn daarom van groot belang voor het testen van het kosmologisch standaardmodel (L-CDM), dat vrij nauwkeurig voorspelt hoe de dichtheidsvariaties toenemen met de leeftijd van het heelal. De nieuwe KiDS-resultaten laten echter een discrepantie zien: het heelal is bijna 10 procent homogener dan het standaardmodel voorspelt.
Barstjes in het model
De Leidse hoogleraar en KiDS-projectleider Koen Kuijken noemt het resultaat ‘intrigerend’. ‘We hebben een heel goed fysisch model van het heelal, dat de waarnemingen goed beschrijft maar wel een beroep doet op zeer opmerkelijke en mysterieuze fysica, in het bijzonder die van de donkere materie en donkere energie. Zo'n model moet je op zoveel mogelijk manieren testen, en dat is precies wat we doen.’
Mogelijk duiden de KiDS-resultaten op kleine barstjes in het standaardmodel, net zoals een andere discrepantie in de uitdijingssnelheid dat doet, de zogenoemde Hubble-constante. Kuijken: ‘Het is de vraag of die met een kleine aanpassing op te lossen zijn, bijvoorbeeld met een wat complexer gedrag van donkere materie dan het eenvoudige “cold dark matter”, dat geen noemenswaardige reacties vertoont.’
Of dit uiteindelijk tot een fundamenteel andere theorie leidt, en we bijvoorbeeld Einsteins algemene relativiteitstheorie moeten herzien, kan Kuijken niet zeggen. ‘Ik hou me voor nu bewust ver van mogelijke theoretische interpretaties, en focus me op de metingen en het zo nauwkeurig mogelijk uitvoeren daarvan. Het blijft spannend.’
Wordt vervolgd
Over één à twee jaar verschijnt nog een laatste KiDS kaart, 30% groter dan de huidige. Daarin zullen alle KiDS-waarnemingen verwerkt zijn. Ook twee andere projecten, een Amerikaans en een Japans, zijn met soortgelijke analyses van andere observatoria bezig. Vanaf 2022 zal de VLT Survey Telescope het stokje doorgeven aan nog krachtigere telescopen: de Rubin-telescoop die meer dan 60 maal zo krachtig zal zijn als de VLT, en de Euclid-satelliet die van buiten de atmosfeer scherpere beelden zal maken dan vanaf de grond mogelijk is. Veel van de KiDS-teamleden zijn ook bij deze projecten betrokken.
Bron: www.astronomie.nl/
KiDS is een internationaal project dat wordt geleid door astronomen in Nederland, Schotland, Engeland, Duitsland en Italië. De Principal Investigator van KiDS is Koen Kuijken van de Sterrewacht Leiden. Meer informatie over KiDS en de teamleden: https://kids.strw.leidenuniv.nl
De artikelen zijn te lezen op: https://kids.strw.leidenuniv.nl/papers.php