Licht DESI een tipje van de sluier over donkere energie?
Dat onze kennis van het heelal en het ontstaan ervan er de laatste decennia enorm op vooruit is gegaan hoeft geen betoog meer. Amper een eeuw geleden ontdekte men dat het heelal ooit een begin had: de befaamde Big Bang.
Al werden sindsdien allerlei modellen uitgewerkt die goed aansluiten bij de realiteit, toch blijven bepaalde aspecten van het heelal nog voor veel vragen zorgen. Een van die onopgeloste en hardnekkige problemen is dat wij vandaag over amper 5 procent van de materie van het Heelal weten wat ze is. Het overgrote deel van die 5% zijn overigens geen volwaardige sterren, maar bestaat gewoon uit intergalactisch stof. Over 95 procent van de materie van het Heelal weet men dus niets.
Donkere materie
De zoektocht naar die ontbrekende materie kende een start in 1933. De Zwitserse fysicus Fritz Zwicky - ook gekend omwille van zijn zeer moeilijk karakter in de omgang - stelde toen vast dat de sterrenstelsels in de Coma cluster te vlug roteren. Zonder het bestaan van een of andere 'bijkomende' materie kon de zwaartekracht onmogelijk de sterrenstelsels bij elkaar houden. Sterrenstelsels zouden gewoon uit hun cluster worden weggeslingerd. Wat de aard was van die 'bijkomende' materie was toen en is ook nog vandaag een vraagteken, dit ondanks alle onderzoek dat er intussen naar die 'bijkomende' materie gebeurd is. Men noemt die ontbrekende materie dan ook heel toepasselijk 'donkere materie'.
Donkere energie
Maar er dook nog een ander probleem op. Eind vorige eeuw stelden twee onderzoeksteams - met name het Supernova Cosmology Project van Saul Perlmutter en het High-Z Supernovae Project van Adam Riess - vast dat het heelal niet alleen uitzette, maar dat het dit de laatste miljarden jaren aan een versneld tempo deed.
Ook hier werd noodgedwongen een beroep gedaan op een ongekende massa-energie die voor deze versnelde uitzetting zorgde. Deze ongekende massa-energie noemde men, parallel met de 'donkere materie', de 'donkere energie'. Die afstotende kracht vindt men terug als de kosmologische constante (Λ) in Einsteins formule van de Algemene Relativiteitstheorie. De donkere massa-energie van het heelal zou ongeveer 70% van de massa van het heelal uitmaken en bijgevolg het belangrijkste deel van het heelal uitmaken. Niet te verwonderen dat dit probleem tot één van de belangrijkste problemen van de moderne kosmologie is uitgegroeid.
De toekomst van het heelal
De verdere evolutie van ons heelal zal dus niet enkel bepaald worden door de donkere materie. Ook de donkere energie zal bepalen hoe het heelal verder zal evolueren. Zal het blijven uitzetten? Aan welk ritme? Of zal het ooit terug beginnen krimpen? Het is dus, paradoxaal genoeg, een tot nu toe voor ons totaal ongekende materie die de toekomst van ons heelal zal bepalen. Regelmatig worden dan ook projecten opgestart die de geheimen van deze ongekende materie-energie trachten te achterhalen.
Copyright: https://www.desi.lbl.gov/
DESI: Dark Energy Survey Instrument
Een recent project in deze context is het project DESI, een letterwoord dat staat voor Dark Energy Survey Instrument.
Met DESI is het de bedoeling om de komende vijf jaar met een verzameling van zeer gevoelige spectrografen op de 4 meter telescoop van het National Kitt Peak Observatory in de staat Arizona (V.S.) zo nauwkeurig mogelijk de afstand te bepalen tot zowat 30 miljoen sterrenstelsels, en hiervan vervolgens een nauwkeurige 3D kaart op te stellen. In het onderzoeksprogramma zijn verschillende types sterrenstelsels en quasars opgenomen. Onderzoekers moeten zo in staat zijn om de verschillende tijdperken in de geschiedenis van het heelal te bestuderen.
Meer dan 500 wetenschappers, gespreid over de gehele wereld, zijn betrokken bij dit ambitieus programma, waar 10 jaar voorbereidend werk aan voorafging.
Men hoopt zo een cruciale leegte op te vullen in onze kennis over de expansie van het heelal en zijn bijna 14 miljard jaar durende evolutie.
Hopelijk wordt met DESI onze kennis over donkere materie en donkere energie wat minder donker...
Bron: https://www.desi.lbl.gov/
Tekst: Emile Beyens, februari 2022