gov-civil-vilareal.ptWat is er aan de hand met het heelal? Ongeveer 31%.
>Als je het universum wilt begrijpen - en dat doen we - moet je begrijpen wat erin zit. Ik bedoel niet sterren en planeten en zwarte gaten en dergelijke. We moeten nog breder zijn.
Hoeveel energie is er in het heelal? Hoeveel maakt het uit? En om iets specifieker te zijn, welke soorten energie en materie?
We noemen dit het massa/energiebudget van het heelal . Net als een huishoudbudget, is het (hopelijk) goed voor alles wat erin zit, onderverdeeld naar type. In het geval van het heelal weten we dat het bestaat uit - in afnemende volgorde - donkere energie , donkere materie , en normale materie. Maar hoeveel van elk?
Een nieuwe studie keek naar just matter , en kwam met een vrij smal getal: 31,5 ± 1,3% van het heelal bestaat uit materie (wat op zijn beurt inhoudt dat 68,5% donkere energie is).
Deze cijfers zijn behoorlijk belangrijk. Als het heelal minder materie zou hebben, zou het sneller uitdijen - in zekere zin vertraagt de zwaartekracht van die materie de uitdijing.
Het massa/energiebudget van het heelal laat ons zien dat de meeste dingen in de kosmos donkere energie zijn, dan donkere materie, en dan tenslotte de normale materie waaruit gas, stof en sterren bestaan. Credit: UCR/Mohamed Abdullah
Dit heeft ook gevolgen voor dingen in het heelal, en niet alleen het heelal zelf. In het vroege heelal hielp de zwaartekracht bijvoorbeeld om materie samen te klonteren, omdat het tot zichzelf werd aangetrokken. Het condenseerde uit de hete soep van dingen, vormde sterrenstelsels en... clusters van sterrenstelsels . Als het materiebudget anders was geweest, zouden sterrenstelsels en clusters er anders uitzien, of misschien helemaal niet zijn gevormd.
de grootste showman gezond verstand media
Aan deze cijfers danken wij ons bestaan.
In feite waren het clusters van sterrenstelsels waarop het nieuwe werk zich richtte. Dit zijn immense verzamelingen van hele sterrenstelsels, honderden of duizenden, allemaal bij elkaar gehouden door hun onderlinge zwaartekracht. Hun structuur hangt af van de dichtheid van de materie in het heelal, dus door ze te onderzoeken, konden de wetenschappers die dichtheid achterhalen.
Het aantal clusters in een bepaald volume van het heelal hangt af van de massadichtheid (aangeduid met Ωm), dus het meten van de massa's van clusters vertelt je de massadichtheid van het heelal. Credit: UCR/Mohamed Abdullah
Ze ontwikkelden een methode om clusters zo onbevooroordeeld mogelijk te vinden le. Ze keken naar maar liefst 700.000 sterrenstelsels en onderzochten vervolgens hun locaties en bewegingen in de ruimte om te zien of ze tot clusters behoorden. Uit dit monster selecteerden ze 756 nabije clusters van sterrenstelsels (tot ongeveer 1,6 miljard lichtjaar verwijderd, dus 'nabij' is relatief) om te gebruiken in hun analyse.
Toen vonden ze wat de clustermassafunctie wordt genoemd, het aantal clusters daarbuiten in het heelal in een bepaald ruimtevolume voor een gegeven massa van het cluster. Dus in een bepaald deel van het heelal zie je bijvoorbeeld veel clusters met een lage massa, minder middelzware clusters en een kleiner aantal werkelijk gigantische clusters. Deze verdeling is gevoelig voor de dichtheid van materie in het heelal en wordt gecompliceerd door zaken als het feit dat de dichtheid in de loop van de tijd verandert naarmate het heelal uitbreidt, evenals de moeilijkheid om de massa van het cluster te bepalen.
Dat laatste is een lastige. Er zijn veel manieren om de massa van een cluster te schatten, waarvan vele statistisch van aard zijn (door naar veel clusters te kijken om ruisige statistieken uit te middelen). Deze introduceren echter andere problemen, waardoor dit moeilijk wordt. In dit geval kozen de wetenschappers ervoor om de zogenaamde viriale methode te gebruiken om de massa te krijgen - terwijl sterrenstelsels in een cluster bewegen, interageren ze en wisselen ze energie uit (snellere trekken aan langzamere, bijvoorbeeld waardoor ze sneller worden). Dit hangt af van de totale massa van het cluster en biedt een redelijk goede manier om dat aantal te krijgen.
Ze hebben vervolgens de cijfers doorgenomen om te zien welke kosmische massadichtheid ze nodig hadden om de massaverdeling van clusters te verklaren, en kregen 31,5% (met behulp van alleen maar hun gegevens kregen ze 31% met een onzekerheid van ongeveer 2,3%, maar het combineren van hun resultaten met andere studies leverde het iets nauwkeuriger cijfer op).
Over het algemeen is dit nummer een klein iets hoger dan de meeste andere methoden (het varieert van 25-35%, afhankelijk van hoe je het meet), maar niet alarmerend. Ze beweren dat hun meting de meest nauwkeurige meting is van dit aantal ooit gemaakt, maar ik laat andere experts die bewering uitpraten.
wat is de beoordeling voor overwatch
Het stelt je ook in staat om de gemiddelde dichtheid van materie in het heelal te berekenen, en het is ongeveer 10-2. 3gram per kubieke meter. Dat is piepklein. Het komt overeen met ongeveer 6 waterstofatomen per kubieke meter. Ter vergelijking: op zeeniveau heeft lucht ongeveer 1.200 gram per kubieke meter, of ongeveer 1025atomen per kubieke meter - een factor van ongeveer een septiljoen (of een miljoen miljoen miljoen miljoen) meer. De ruimte is echt leeg.
Ik noteer ook dit is totaal materie, inclusief donkere en 'normale' materie. Het budget van de zaak zelf in het universum is ongeveer 5-tegen-1 donkere tot normale materie, dus ruwweg een 84/16-splitsing. Die verhouding is echter niet erg bekend. Een idee overigens is dat donkere materie is gemaakt van axions , die een theoretisch deeltje zijn met een zeer lage massa. Als dat het geval is, dan zou die kubieke meter ruimte meer dan 1 waterstofatoom bevatten en vele vele miljarden axionen.
Daar ga je dan. Deze nieuwe studie, mocht het uitkomen, is een volgende stap om dit allemaal recht te zetten. Elke dag komen we een beetje dichter bij het uitzoeken, nou ja, het heelal , en waarom we hier überhaupt zijn. Het lijkt misschien een beetje esoterisch, maar kijk om je heen. Al dat spul dat je ziet bestaat , en het doet dit vanwege de manier waarop het universum werkt. Onder de motorkap kijken is een van de coolste dingen die mensen doen.
