Eergisteren bracht ik hier de resultaten van het eerste jaar van waarnemingen gedaan met het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), dat vanaf het Kitt Peak National Observatory in Arizona in de VS 600.000 sterrenstelsels, 450.000 quasars en 420.000 intergalactische gaswolken spectroscopisch heeft waargenomen. In de blog was onder andere te lezen "… maar er lijken in de waarnemingen aanwijzingen te zijn die zeggen dat donkere energie geen constante is, maar langzaam in sterkte afneemt." En dát lijkt toch eigenlijk het grote nieuws te zijn van DESI DR1, zoals de resultaten van het eerste jaar worden genoemd. Kijk je alleen naar de DESI dataset dan is er nog niet zo veel aan de hand en lijken de resultaten gemeten aan de hand van de omvang van Baryon Acoustic Oscillations (BAO's) in lijn te zijn met het vigerende ΛCDM model, het model dat een constante donkere energie (Λ) en koude donkere materie (CDM) veronderstelt.
Máár als je de DESI dataset combineert met andere waarnemingen gedaan met andere instrumenten aan de CMB (cosmic microwave background, het restant van de hete straling ten tijde van de oerknal) en aan type Ia supernovae dán wijzen de resultaten met een statistische betrouwbaarheid van maar liefst 3,9σ op een veranderende donkere energie! Hierboven zie je de metingen gedaan aan de grootte van de BAO's op de verschillende tijdstippen in het heelal met behulp van:
- BGS: Bright Galaxy Survey
- LRG: Luminous Red Galaxies
- ELG: Emission Line Galaxies
- QSO: Quasars
- Lyα: Lyman alpha gasclouds
In de grafiek is de horizontale doorgetrokken lijn de waarde die het ΛCDM model levert, de gestreepte lijn is van een model dat er van uit gaat dat donkere energie kan variëren in de tijd, dat het ωCMD model wordt genoemd. Die ω (omega) daarin staat voor de toestandsvergelijking ('equation of state') van het heelal, waarbij er een relatie is tussen de druk p en dichtheid ρ van het heelal via de volgende vergelijking: ω=p/ρ. Bij een Kosmologische constante Λ is ω -1, dat is de constante die Einstein meer dan honderd jaar geleden invoerde in zijn veldvergelijkingen om een statisch heelal te krijgen. Maar wat nou als ω een andere waarde dan -1 heeft? Het lijkt erop dat DESI meer overeenkomt met het ωCMD model dan met ΛCDM model. Gisteren had Shaun Hotchkiss in zijn boeiende videoserie Cosmology Talks een interview met twee onderzoekers van DESI, Seshadri Nadathur en Andreu Font-Ribera, welke onderaan te zien is. In de video is deze grafiek te zien:
De termen ω0 en ωa hierin zijn parameters die de vergelijking van staat weergeven, specifiek ωa is een 'time-varying equation of state', 'a' staat voor de schaalfactor van het heelal. De voorspelling van ΛCDM van beide parameters zie je in de grafiek linksboven, het blauwe kruis met ω0=-1 en ωa=0. Maar we zien in de grafiek een afwijking, want de gecombineerde datasets van DESI BAO's met CMB en andere datasets (o.a. de supernovae van PantheonPlus) laten andere waarden van ω0 en ωa zien, weergegeven met de verschillende gekleurde ellipsen. Combineren ze bijvoorbeeld DESI BAO met CMB en PantheonPlus dan krijgen ze ω(0)=−0,831 ± 0,066 en ω(a)=−0,73 +0,32/-0,28. Dat lijkt er op dat de donkere energie in kracht langzaam aan het afnemen is. Sterrenkundigen noemen dat een 'ontdooiende' donkere energie (Engels: thawing dark energy). Eerder werd dat ook wel 'kwintessens energie' genoemd. Als donkere energie inderdaad veranderlijk is dan zou dat een oplossing kunnen zijn voor de Hubble spanning, Er zou Nieuwe Natuurkunde, oftewel physics Beyond Standard Model (BSM), nodig zijn om die veranderlijke soort donkere energie te verklaren, want het standaardmodel voorziet daar niet in.
n