Na acht jaar sterrenkijken en het bestuderen van maar liefst 41 miljoen sterrenstelsels, moeten wetenschappers van de Kilo-Degree Survey (KiDS) toegeven dat hun nieuwe metingen bevestigen wat ze eerst in twijfel trokken: het standaardmodel van de kosmologie wankelt dan toch niet.
Het verhaal begint met een grootschalig project waarbij astronomen een aanzienlijk deel van de zuidelijke sterrenhemel in kaart brachten. Ze maakten daarbij gebruik van zwaartekrachtlenzen, een fenomeen waarbij het licht van verre sterrenstelsels wordt afgebogen door de zwaartekracht van enorme massa’s die zich tussen ons en die sterrenstelsels bevinden. Stel je een reusachtig vergrootglas voor dat in de ruimte zweeft.
Deze methode is vooral interessant omdat ze ook de onzichtbare donkere materie in het heelal kan ‘zien’. Donkere materie is een mysterieuze vorm van materie die we niet kunnen waarnemen met telescopen, maar die we wel kunnen detecteren door haar zwaartekrachtseffecten. Dankzij zwaartekrachtlenzen konden de KiDS-onderzoekers de verdeling van zowel gewone als donkere materie in het heelal preciezer onderzoeken. De eerste metingen van het KiDS-team leken het kosmologisch standaardmodel in twijfel te trekken, maar nieuwe verbeterde observaties hebben deze conclusie nu ontkracht. Het standaardmodel van de kosmologie blijft zo voorlopig overeind.
Ook afstanden werden gemeten
Om te begrijpen hoe materie (inclusief donkere materie) over het heelal verspreid is, moesten de wetenschappers niet alleen weten waar sterrenstelsels aan de hemel staan, maar ook hoe ver ze van ons verwijderd zijn. Hiervoor keken ze naar de roodverschuiving van het licht. Dit effect treedt op doordat het heelal uitdijt: hoe verder een sterrenstelsel van ons af staat, hoe meer het licht ervan naar langere, rodere golflengten verschuift.
Voor elk van de 41 miljoen sterrenstelsels maakten de onderzoekers negen foto’s in verschillende golflengten van licht. Door de helderheid in elke foto te vergelijken, konden ze de roodverschuiving en daarmee de afstand bepalen. In deze nieuwste analyse, genaamd “KiDS-Legacy”, gebruikten ze bovendien vijf keer zoveel kalibratiepunten dan in eerdere studies: exacte afstandsmetingen van 126.000 sterrenstelsels in plaats van 25.000. Dit verbeterde de precisie van hun werk aanzienlijk.
Blinde analyse
Om vooroordelen te voorkomen, werkten de onderzoekers ‘blind’: ze wisten tijdens de analyse niet welke dataset de echte metingen bevatte. Pas na afloop werd onthuld welke resultaten klopten. Tot hun verbazing bleek dat de materie in het heelal minder gelijkmatig verdeeld is dan ze eerder dachten. Dit nieuwe resultaat sluit naadloos aan bij de metingen van de Planck-satelliet, die de verdeling van materie op een heel andere manier vaststelt. De Planck-satelliet analyseert de kosmische achtergrondstraling, de ‘nagalm’ van de oerknal die nog steeds meetbaar is en informatie bevat over de structuur van het vroege heelal.
Eerdere KiDS-analyses hadden een discrepantie laten zien met deze Planck-data, wat leidde tot speculaties dat het standaardmodel van de kosmologie misschien niet klopte. Maar met de verbeterde methoden en extra kalibratiepunten van KiDS-Legacy vallen de puzzelstukjes nu op hun plek. “De discrepanties in onze eerdere datasets hebben de afgelopen jaren veel discussie veroorzaakt. Ironisch genoeg lossen we die nu zelf op. KiDS-Legacy laat geen enkel bewijs zien dat het standaardmodel fout is”, concludeert Hendrik Hildebrandt, coördinator van het KiDS-team.
