Nieuwe waarnemingen zijn het erover eens dat het heelal 13,77 miljard jaar oud is

Het oudste licht in het heelal is dat van de kosmische microgolfachtergrond (CMB). Dit licht werd gevormd toen de dichte materie aan het begin van het universum uiteindelijk voldoende afkoelde om transparant te worden. Het heeft miljarden jaren gereisd om ons te bereiken, zich uitstrekkend van een feloranje gloed tot koele, onzichtbare microgolven. Het is natuurlijk een uitstekende bron om de geschiedenis en uitdijing van de kosmos te begrijpen.

De CMB is een van de manieren waarop we de snelheid van kosmische expansie kunnen meten. In het vroege heelal waren er kleine schommelingen in dichtheid en temperatuur in de hete, dichte zee van de oerknal. Terwijl het universum uitdijde , werden de fluctuaties ook groter. Dus de schaal van fluctuaties die we vandaag in de kosmische microgolfachtergrond zien, vertelt ons hoe het universum moet zijn gegroeid. Gemiddeld zijn de fluctuaties ongeveer een miljard lichtjaar in doorsnede, en dit geeft ons een waarde voor de snelheid (de Hubble-parameter) als ergens tussen 67,2 en 68,1 km / sec / Mpc.

Bij de foto: De Atacama Cosmology Telescope meet het oudste licht in het heelal, bekend als de kosmische microgolfachtergrond. Met behulp van die metingen heeft het 140-koppige wetenschapsteam de leeftijd van het universum berekend op 13,77 miljard jaar. Het project wordt vanaf het begin geleid door Princeton-onderzoekers, eerst Lyman Page en nu Suzanne Staggs. Bovendien zijn 58 van de co-auteurs van twee nieuwe artikelen aanwezig of voormalige Princeton-onderzoekers. Foto: M. Devlin, University of Pennsylvania via Wikimedia, CC-BY-SA-4.0

De CMB is natuurlijk niet de enige manier waarop de Hubble-parameter kan gemeten worden. Men kan ook variabele sterren en verre supernovae gebruiken om een ​​kosmische afstandsladder te creëren die de snelheid van expansie oplevert. Het probleem is dat deze alternatieve methode een grotere waarde geeft voor de Hubble-parameter. Als de supernovamethode juist is, dan is het universum jonger en is het sneller uitgedijnd dan de CMB-schaal lijkt te ondersteunen.

Een tijdje was de hoop dat nieuwe waarnemingen en nieuwe methoden om kosmische expansie te meten dit probleem zouden oplossen, maar een nieuwe studie haalt die hoop onderuit. In deze studie werd gekeken naar de kosmische microgolfachtergrond met behulp van de Atacama Cosmology Telescope (ACT) in Noord-Chili.

Bij de foto: Hoe de CMB ontstaat uit de laatste verstrooiing Foto: Yacine Ali-Haïmoud, New York University

De meeste gedetailleerde waarnemingen van de CMB worden gedaan met satellieten zoals de Planck-satelliet. In de ruimte heeft men een duidelijk zicht op de kosmische restwarmte, waardoor temperatuurschommelingen gemeten kunnen worden. De Atacama Cosmology Telescope bevindt zich op het land, maar staat hoog in de Andes, waar de lucht erg dun en droog is, met als gevolg een redelijk goed zicht op de CMB. Maar het is ook speciaal ontworpen om naar de polarisatie van het kosmische licht te kijken.

Het vroege universum was gevuld met licht, maar omdat het zo heet en geïoniseerd was, konden fotonen niet ver reizen voordat ze door een proton of elektron werden verstrooid. Maar ongeveer 380.000 jaar na de oerknal koelde materie in het vroege universum voldoende af om neutraal waterstof en helium te worden, dat grotendeels transparant is voor licht. Het CMB-licht dat we zien, heeft nog een laatste verstrooiing veroorzaakt voordat de dingen voldoende opgeklaard waren om ons te bereiken. Wanneer licht iets verstrooit, is het georiënteerd of gepolariseerd ten opzichte van die verstrooiing. Al het CMB-licht is dus gepolariseerd en de oriëntatie ervan vertelt ons over het vroege universum.

Het team gebruikte deze polarisatie om de ouderdom en expansiesnelheid van de kosmos te bepalen. Net zoals de grootte van uniforme temperatuurgebieden in de CMB ons de snelheid van kosmische expansie vertelt, zo ook de grootte van uniforme polarisatiegebieden. Het team heeft de polarisatieschaal nauwkeuriger dan ooit tevoren gemeten en vastgesteld dat de Hubble-parameter tussen 66,4 en 69,4 km / sec / Mpc ligt. Dit geeft de leeftijd van het universum op 13,77 miljard jaar, wat consistent is met Planck's metingen van de CMB.

Dus nu hebben we twee onafhankelijke precisiemetingen van kosmische expansie van de CMB, en ze zijn het daarmee eens. Maar andere metingen met supernovae zijn het daar niet mee eens, dus er is duidelijk iets wat niet correct is. Op dit punt is het duidelijk dat een bepaald aspect van ons kosmologische model moet worden herzien.

Auteur: Jan Vyvey. 
Referentie: K. Choi, et al .; "De Atacama Cosmology Telescope: een meting van de kosmische microgolf-achtergrondvermogensspectra op 98 en 150 GHz". Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2020.12 (2020): 045. DOI: 10.1088 / 1475-7516 / 2020/12/045
Bron: Universe Today, door Dr. Brian Koberlein.