Sterrenkundigen hebben een nieuwe methode bedacht om de snelheid waarmee het heelal uitdijt te meten. Ze maken gebruik van iets dat 'roodverschuivingsdrift' wordt genoemd, een subtiele verandering in de roodverschuiving van sterrenstelsels door de uitdijing van het heelal.
Belang van roodverschuiving en de Hubble constante
In de sterrenkunde zijn roodverschuiving en de Hubble constante cruciale instrumenten om te begrijpen hoe snel het heelal uitdijt. De Hubble constante is een maatstaf voor de snelheid waarmee een bepaalde afstand van een sterrenstelsel groter wordt door de uitdijing van het heelal, en de grootte van die afstand. Deze wordt gewoonlijk uitgedrukt in kilometers per seconde per megaparsec, en ligt rond de 70 km/s/Mpc. Dit betekent dat een sterrenstelsel op 1 megaparsec afstand (gelijk aan 3.260.000 lichtjaar) met 70 km per seconde van ons af beweegt. Bij een sterrenstelsel op 2 Mpc afstand zou deze snelheid verdubbelen naar 140 km/s.
Roodverschuivingsdrift: een nieuwe maat voor uitdijing
De roodverschuivingsdrift is een nieuw concept dat de rol van roodverschuiving in de meting van de uitdijingssnelheid van het heelal benadrukt. Dit verwijst naar de verandering in roodverschuiving (of afstand) als gevolg van de uitdijing van het heelal. Bijvoorbeeld, een sterrenstelsel dat ver van de aarde verwijderd is, heeft een bepaalde roodverschuiving of afstand, maar die roodverschuiving is geen constante. Het verandert naarmate het heelal uitdijt en het sterrenstelsel verder van de aarde verwijderd raakt. Het meten van deze drift is echter een uitdaging en lijkt momenteel onhaalbaar, zelfs met de geavanceerde James Webb Space Telescope.
Ondanks de uitdagingen bij het meten van de roodverschuivingsdrift, zijn er sterrenkundigen die optimistisch zijn over de toekomst. Het team van Chengyi Wang gelooft dat de Europese Extremely Large Telescope (ELT), die naar verwachting in 2027 in gebruik wordt genomen, in staat zal zijn om roodverschuivingsdriften van slechts 5 cm/s te meten. Dit zou mogelijk gemaakt worden door het gebruik van de megatelescoop en de zwaartekrachtlenzen van sterrenstelsels, die het licht van verre sterrenstelsels in verschillende paden en met verschillende aankomsttijden naar de aarde kunnen leiden.
Het nut van zwaartekrachtlensen bij het meten van drift
De sleutel tot het meten van de roodverschuivingsdrift ligt in de toepassing van zwaartekrachtlenzen van sterrenstelsels. Zwaartekrachtlensen kunnen het licht van verre sterrenstelsels buigen en splitsen in meerdere beelden, elk met een andere aankomsttijd op aarde. Door deze aankomsttijden precies te meten, kan de roodverschuivingsdrift worden bepaald. Dit geeft onderzoekers een exact beeld van de snelheid waarmee het heelal uitdijt, zonder dat ze tientallen jaren hoeven te wachten op een minuscule verschuiving in de roodverschuiving.
