‘Donkere energie onnodig’

Share Button

Fysicus Arto Annila uit Helsinki komt met een op zijn minst zeer opmerkelijk te noemen nieuwe verklaring voor de versnelde uitzetting van het heelal. We gebruikten domweg een verkeerde rekenmethode.

Diagram: expansie door supernova's De Nobelprijs natuurkunde, in oktober 2011 uitgereikt, werd toegekend voor onderzoek aan het licht van Type 1a supernova’s. Van dit type verwoestende sterexplosie is exact bekend hoeveel energie deze produceert. Aan de hand van hun helderheid kunnen astronomen zo exact bepalen hoeveel lichtjaar deze supernova’s zich van ons af bevinden.

Hoe werkt afstands- en snelheidsmeting bij sterren?
Ieder atoom en molecuul heeft karakteristieke golflengtes, waarop het energie absorbeert of juist uitstraalt. Zo komt het gele licht van natriumlampen van twee dicht bij elkaar liggende gele lijnen, waarvan de plaats in het kleurenspectrum precies bekend is. Ontdekken astronomen dat deze gele natriumlijnen in bijvoorbeeld het blauwe gebied liggen, dan weten ze dat de ster in kwestie extreem snel op ons afkomt.  Omgekeerd komt vaker voor: roodverschuiving. In dat geval beweegt de ster zich snel van ons af. Een van de grote ontdekkingen van vorige eeuw is dat het heelal uitzet. Dit weten we omdat alle sterrenstelsels zich van ons verwijderen, hoe verder weg, hoe sneller.

Uitzetting gaat steeds sneller
Rond de millenniumwisseling is iets ontdekt waar kosmologen behoorlijk mee in hun maag zitten. Het heelal zet namelijk de laatste paar miljard jaar steeds sneller uit, terwijl kosmologische theorieën nou juist voorspellen dat de uitzetting langzamer gaat. Voor de eerste paar miljard jaar van het bestaan van het heelal klopt dat ook wel aardig. De complete trukendoos van de fysica en kosmologie is uit de kast getrokken om dit te verklaren, zonder een al te overtuigend resultaat. Dit proces verloopt namelijk sneller dan alle bekende natuurkundige processen kunnen verklaren.

De meeste kosmologen geloven daarom dat er een mysterieuze kracht, donkere energie genaamd, verantwoordelijk is.

Annila: donkere energie komt door slecht wiskundig model
Voor het eerst stelt nu iemand vraagtekens bij de data van de supernova-explosies zelf. Volgens Annila verandert het licht tijdens zijn vaak miljarden jaren durende reis door de kosmos, omdat het heelal uitzet tijdens die reis. Dat rekt de fotonen uit, waardoor ze roder worden. Zie daar de roodverschuiving. Het standaard model van de Big Bang, Lambda-CDM, is een wiskundig model, maar modelleert de fysische realiteit niet waaraan fotonen die door een supernova uit worden gezonden onderhevig zijn, aldus Annila. Het model houdt geen rekening met de uitrekking van het heelal. Volgens hem is de relatie tussen helderheid en roodverschuiving daarom geen rechte lijn, maar een kromme – precies de kromme die “donkere energie” lijkt te bewijzen.

Kortom: de versnelde uitzetting is volgens Annila domweg het gevolg van een slecht wiskundig model. Als hij gelijk heeft, gaan ze dat aan de overkant van de Botnische golf uiteraard helemaal niet leuk vinden, want dan gaat het Nobelcomité behoorlijk nat.

Terug naar Maupertuis
Een bekend principe uit de optica is het principe van de Franse wiskundige Fermat: het principe van de minste tijd. Licht volgt volgens dit principe altijd het pad waarmee het het snelst reist. Dit hoeft niet altijd een rechte lijn te zijn. Als de lichtsnelheid in een materiaal tussen de lichtbron en de waarnemer lager is, zal het licht er voor een deel omheen reizen. Zo werken lenzen.

Dit principe is weer een specifieke toepassing van Pierre-Louis de Maupertuis‘ principe van de minste actie. Wiskundig kan je dit doen door er een Lagrangiaanse integraal van te nemen (ideaal, want dat is makkelijk rekenen) of Maupertuis’ oorspronkelijke formulering (weinig populair omdat het lastiger rekenen is). Ten onrechte in dit geval, stelt Annila. Want een aanname die voor Lagrangianen gebruikt wordt, namelijk dat de omgeving niet verandert, klopt niet. Immers: het heelal zet uit.

Maupertuis na drie eeuwen weer springlevend
Niet afgeschrokken door het rekenwerk, daar heb je nu verduveld handige programma’s als Maple en Mathematica voor, paste Annila Maupertuis oorspronkelijke formulering van het principe toe en berekende zo dat het licht van type 1a supernovae exact de voorspelling van Maupertuis volgde. Donkere energie blijkt dus helemaal niet nodig om dit fenomeen te begrijpen. Zie het plaatje hieronder, waarin de roodverschuivingen keurig op een lijn liggen als ze af worden gezet tegen de berekende minste actie.

Denkfout gemaakt door het zoeken van valse zekerheden
Tot slot nog een rake filosofische overweging van Annilo die we onze lezers zeker niet willen onthouden.
“Het is natuurlijk voor ons om te verlangen naar voospellingen. Als we niet de toekomst een beetje zouden kunnen voorspellen, zouden we niet kunnen overleven,” aldus  Annila. “Natuurlijke processen, zoals Maupertuis ze correct benoemd, zijn echter niet berekenbaar. Zonder een goede fysische reden hebben we afstand gedaan van Maupertuis’ formulering. De reden hiervoor was puur ons verlangen naar exacte voorspellingen die ons er toe geleid heeft de fysisch correcte Maupertuis’ formulering te verwerpen.”

Annilo’s ontdekking heeft nog veel meer gevolgen en verklaart mogelijk zelfs wat de diepere oorzaak is achter van de uitzetting van het heelal. Deze komen in het vervolgartikel aan de orde. Stay tuned.

Meer informatie:
Arto Annila. “Least-time paths of light.” Mon. Not. R. Astron. Soc. 416, 2944-2948 (2011)

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

28 reacties

  1. Douwe schreef:

    Geweldig, heb ooit het boek schitterend gelezen en dit was echt superinteressant maar het werd mij uit dat boek al duidelijk dat het hele donkere materie en donkere energie verhaal een stuk duktape was om een theorie geforceerd te laten kloppen. De rest was allemaal heel goed met gezond verstand te volgen maar donkere materie was echt een heel dubieus verhaal.

  2. Nog Sceptischer schreef:

    NOOIT is er een big bang geweest.
    Niets dan de wetenschapsbudgetten dijen uit.
    Licht heeft een golflengte van grofweg 400 tm 1200 nm.
    1200-400=800nm ruimte voor verschuivingen in het zichtbare = ca 2/3 van de lichtsnelheid aan speling om snelheden te meten en dan moet men de grondkleur bij nulsnelheid en de leeftijd van de straling cq afstand van object ook nog weten.

    Heen en terug samen is dan 4/3 lichtsnelheid aan speling.

    Indien een big bang mag men uitgaan van maximale snelheden aan de buitenste schillen.
    1/3de van het beweerde heelal zou dan dus nooit zichtbaar worden.

    Echter ook in de zelfs deep space Hubblefotos zijn geen uniforme kleurshiftingen merkbaar en is zelfs blauw nog goed te zien.Anders mocht men op afstanden behoorlijk eentonige roodachtige kleuren verwachten.

    Indien een big bang dan wij in het exacte midden omdat er nooit melding van assymetrie is gedaan en het heelal naar alle kanten van ons af 13.7 mld lichtjaren gezien wordt …wat een toeval dan…?
    Dus indien een big bang waren we ergens in de partikelstroom ontstaan hadden we al lang aan de assymetrische kleurshifing om ons heen de plaats van explosie kunnen bepalen alsmede een assysmterie van het heelal moeten konstateren.

  3. Picobyte schreef:

    Leuk ook om te weten is dat de gemeten lichtsnelheid afneemt naarmate de tijd vordert.
    Geheel in lijn met het uitzetten van ruimte.
    Het is niet alleen de ruimte tussen planeten en melkweg die uitzet maar ook de afstand van elektronen tot de kern van het atoom die groter wordt.
    Onze meetlat van bv een meter lang rekt dus uit bij het expanderen van ruimte waardoor de meting de mist in gaat.
    Ik heb dit al eerder op internet uitgesproken maar nu voel ik mij gesteund door andere vrijdenkers.
    Lichtsnelheid als constante in een universum waar de ruimte groter wordt moet per gemeten meter dus krimpen.

    • Bemoeier schreef:

      Ook enig idee hoe je erachter kan komen hoeveel dat moet krimpen ?

    • Lennart schreef:

      Met de uitdijing die het heelal tot nu toe heeft ondergaan (in ieder geval wat wij denken) bijven atomen onveranderd, zelfs melkwegstelsels dijen niet uit, omdat de zwaartekracht te sterk is. Alleen de afstand tussen melkwegstelsels en clusters van melkwegstelsels neemt toe. (Bij een toekomstige Big Rip zouden atomen wel uit elkaar getrokken kunnen worden)

  4. Julie schreef:

    Het is misschien eerder een uitstrekken dan uitrekken. Want wat trekt er dan aan alle kanten aan, en is tijd/ruimte dan elastisch, en fotonen ook?
    Door rekken komt er spanning op.

    • Bemoeier schreef:

      Misschien dat van buiten het heelal gezien in het heelal een enorme druk heerst die steeds minder word waardoor alles als een ballon (hoger in de atmosfeer) steeds verder uitzet.

      • Bemoeier schreef:

        Of een onderdruk die steeds groter word.

        • Julie schreef:

          Ik denk dit laatste, omdat het universum uitdijt waardoor de instellaire ruimte toeneemt. Als je bij vacuum Wikipedia kijkt bijvoorbeeld, zie je dat de druk afneemt en het vacuum toeneemt van atmosferische druk naar instellaire ruimte.

  5. Julie schreef:

    Ik vind het heel interessant wat de oorzaken kunnen zijn van de (versnelde) uitzetting. Een andere theorie was dat materie en anti-materie elkaar afstoten en een soort antizwaartekracht maken.
    Bestaat er al een theorie met betrekking tot positieve en negatieve dimensies? Als je het -zichtbare- heelal beschouwt als in de positieve dimensie dus tussen de positieve coördinaten van de x- en y-as, (en dat er nog andere bestaan als tussen positief en negatief als je naar rechts draait in het coördinatenstelsel, tussen negatieve coördinaten, en tussen positief en negatief als je naar links draait in het stelsel.) met een z-as voor de drie-dimensionale ruimte (diepte).
    Als nu de x-as en de y-as uit elkaar bewegen, ontstaat ook een grotere ruimte tussen positieve coördinaten, en tussen negatieve coördinaten.
    Wat dan precies het middelpunt is, is dan de volgende vraag. Maar het ‘positieve heelal’ zet dan ook uit.

    • Germen schreef:

      Julie
      Daar komen we in het volgende artikel op :)
      Negatieve dimensies bestaan voorzover ik weet niet, wel imaginaire dimensies. Tijd is volgens de Minkovskimetriek een imaginaire dimensie. Dat druk je uit als (x,y,z,t) = (1,1,1,-1). Dus hier heb je je “negatieve” dimensie :)

      • Julie schreef:

        Een Minkowski-ruimte is meer aannemelijk dan een Euclidische ruimte ja, want er is alleen beweging van verleden naar toekomst; in de Euclidische ruimte is allebei richtingen in de tijd in principe mogelijk.
        Minkowski`s ruimte heeft een geheugen en een imaginair toekomst..
        maar toch ook deterministisch.

  6. Supersceptisch schreef:

    Betekent dat dan dat onze ogen gelijk uitdijen in hun scherpte dat we alles steeds even goed blijven zien?

    En alle toonhoogten zouden dan toch ook steeds lager moeten worden?

    Het licht zou uit gaan of verkleuren omdat de atomen veranderen van afmeting en dus eigenschappen?Onze receptoren zich steeds ideaal aanpassende?

    En bedenk eens hoe onmetelijk even veel steeds sterker we dan moeten zijn om dat kippeeitje van 4,5 ton in die pan te krijgen?

    Zucht

  7. Supersceptisch schreef:

    Dan kijken we een kant op 13,7 mld lichtjaar.Maar er is ook een andere kant dat maakt 27,4 mld lichtjaar.Info is 13,7 mld jaar oud en mischien zitten we wel al lang in een krimpend heelal van uit oogpunt big bangtheorie?

    En dan nog…áls die info al 13,7 mld jaar oud is moet die big bang dan niet nóg eens 13,7 mld of meer jaar dáár voór al bestaan hebben om zich als 13,7 mld jaar oude info aan te kunnen dienen van af die afstand?

    • Julie schreef:

      Het universum expandeert, wat is aangetoond door drie onderzoekers. Ia supernovae zijn even groot als de aarde, maar hebben dezelfde massa als de zon. Ze kunnen evenveel licht uitzenden als een heel sterrenstelsel maar bij metingen aan 50 van zulke supernovae zagen de onderzoekers veel zwakker licht wat een teken is van acceleratie van het universum. Hun conclusie is dat het universum bevriest als het haar ultieme entropie bereikt.

      Ik denk dat de inflatietheorie nog wat kan verklaren, misschien wel door onderkoeling ontstaat negatieve druk ontstaat afstotende zwaartekracht ontstaat uitdijing.
      http://nl.wikipedia.org/wiki/Inflatie_(kosmologie)

      • Sceptikant schreef:

        Julie ik ben overtuigd van een statisch heelal maar even op de uitdijingstheorie terug en oorzaken versnelde uitzetting(exclusief in het zichbare meetbare deel natuurlijk?)

        men mag met een big bang een explosie met scherven op en nabij lichtsnelheid verwachten wat de buitense explosieschillen betreft wat dus extreme massa en aantrekkingskracht volgens einstein geeft en enorme aantrekkingskrachten.

        in de loop van tijd vertraagden deze buitenschillen onder invloed van achter op komende materie tóch ..MÁÁR …tegelijk worden die achterliggende lagen cq schillen materie ÓÓK door de buitenste verder gelegen schillen aangetrokken die ze nu aan het naderen zijn van wege de vertraging van de meer buitengelegen voor ons niet zichtbare schillen.Dát zou dan een versnelling kunnen opleveren.

        Tegelijk kun je ook kritiseren dat er geen versnelling is en het maar een anomalie is vanwege plaatselijke massas bij die paar 1a supernovae …ÓÓK INDÉRDÁÁD vanwege die gemeten ongelijkheid der supernovea ook

        Zelf Geloof ik in een statisch oneindig en eeuwig heelal waar de Schepping rustig en voortdurend daar mee ALLE Leven en Bestaan in het heelal ontziende plaats vind naar GOD´s Wil.

        • Julie schreef:

          Beste Sceptikant, door de vele leestekens komt het automatisch in de moderatie, maar verder heb je het dynamisch proces goed weergegeven.
          Wellicht heb jij òòk gelijk :).

  8. Supersceptisch schreef:

    Hoepa dat is pas wetenschap om kritici in de moderatie te gooien!
    Je reactie wacht op goedkeuring.
    28 oktober 2011 bij 18:19 · Reageren

    -EDIT-: als je teveel links toevoegt of streepjes op klinkers zet, wordt een reactie automatisch in de moderatie gegooid. Probeer het aantal links in je reactie dus beperkt te houden en je punt te maken met leesbare tekst.
    -Germen/Redactie

  9. Bemoeier schreef:

    Het heelal tolt ook in de rondte, dus misschien dat het door centrifugale kracht uitzet.
    Is dat geen dom idee ?

    • Nils Peters schreef:

      Als er centrifugal krachten aan het werk zouden zijn, zou dit ons in staat kunnen stellen het middelpunt van het universum te bepalen.

      M.i. kun je ook pas dan de evolutie van het universum bepalen, aangezien je er dan ook van uit moet gaa dat het heelal rond is, is dit wel een interessante gedachte.

  10. haushofer schreef:

    @Julie: een dimensie drukt een aantal uit. Een negatief aantal heeft zover ik weet geen betekenis, en zeker niet in de Minkowskruimte. Een “imaginaire” dimensie is ook nogal dubieus, aangezien je zoiets definieert tov de Euclidische ruimte. Iets wat Einstein trouwens oorspronkelijk  ook deed.

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger