Grootste structuur in universum ontdekt: 'superholte'

21/04/15 om 08:28 - Bijgewerkt om 08:28

Op zoek naar het antwoord op een raadselachtige koude ruimtezone, zijn wetenschappers op een nieuw mysterie gestuit: de grootste structuur in het universum ooit door de mensheid ontdekt, blijkt een enorm gat.

Grootste structuur in universum ontdekt: 'superholte'

© iStock

De zogenaamde Cold Spot of Koude Plek die tien jaar geleden ontdekt werd, bleek zelf voor de beste modellen van de evolutie van het universum na de oerknal een struikelblok. Dat specifiek deel van de ruimte was namelijk ongewoon koud. Ja, kosmische theorieën kunnen een lappendeken van temperaturen met warme en koude plekken in het jonge universum verklaren. Maar zulke grote en koude zones als de Koude Plek zijn niet de norm.

10.000 vermiste sterrenstelsels

Het onderzoek - door István Szapudi en zijn team aan de Universiteit van Hawaii in Manoa en gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - werd doelbewust gevoerd: het team ging op zoek naar een leemte om de ongewoon lage temperatuur te verklaren.

Er werd gebruikgemaakt van de Pan-STARRS1 (PS1)-telescoop van Hawaii in Haleakala, Maui. Ook de Wide Field Survey Explorer (WISE), een satelliet van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie Nasa, werd gebruikt om het aantal sterrenstelsels te tellen in een lap ruimte op zo'n 3 miljard lichtjaren van ons - vrij dichtbij volgens kosmische normen.

De studie bevestigde uiteindelijk dat ongeveer 10.000 sterrenstelsels 'vermist' waren in dat deel van de ruimte. De 'superholte', door Szapudi beschreven als 'mogelijk de grootste individuele door de mens geïdentificeerde structuur', is de term die nu op een sferische plek in de ruimte met een dwarsdoorsnede van 1,8 miljard lichtjaren wordt geplakt.

De Cold Spot.

De Cold Spot. © ESA and the Planck Collaboration

Bijzondere leegte

Niet enkel de omvang maakt de superholte zo opmerkelijk, het is vooral de combinatie ervan met de bijzondere leegte. Hoewel de holte geen werkelijk vacuüm is zoals de naam suggereert: de zone bevat zo'n 20 procent minder dingen dan ons deel van het universum - of eigenlijk eender welke regio - en is zo minder dicht bevolkt door sterrenstelsels dan de omliggende ruimte. Bovendien is de zone gecentreerd rond de Koude Plek.

'De Koude Plek deed velen de wenkbrauwen fronsen. De echte vraag was wat ertoe leidde', zegt professor Carlos Frenk, een kosmoloog aan de Universiteit van Durham, tegen The Guardian. Deze recente studie verklaart de vreemde temperaturen echter slechts gedeeltelijk.

'Exotische fysica'

De gigantische leemte in de kern, die energie uit licht haalt dat erdoorheen gaat, zou voor zo'n 10 procent van de temperatuurdaling verantwoordelijk zijn. 'Over het ontdekken van de superholte ben ik niet ongelukkig. Het is als de Everest van de holters: er moet er wel een groter zijn dan de rest', meent kosmoloog aan de Imperial College London Roberto Trotta in de Britse krant. 'Maar het verklaart niet de volledige koude zone. Daar tasten we nog steeds in het duister.'

'Nu moeten we uitzoeken hoe de holte zelf gevormd wordt, want dat is een vreemd iets', vindt Trotta nog. De gedeeltelijke verklaring kan namelijk wijzen op het bestaan van 'exotische fysica', bericht The Guardian: nieuwe vreemde effecten waar wetenschappers niets van afweten.

'Bewijs voor donkere energie'

De ontdekking heeft tot nog meer mysteries geleid, ja, maar misschien ook tot een bevestiging van een theorie over donkere energie.

De lege lap ruimte kan de Koude Plek verklaren als we van de veronderstelling uitgaan, dat het universum aan een toenemende snelheid uitbreidt: in dat geval vertragen fotonen van licht wanneer ze door een holte bewegen, wat betekent dat ze afkoelen.

Fotonen zetten namelijk kinetische energie om in gravitatiepotentieel op weg naar de kern van de holte en dus steeds verder weg van de omringende ruimte met een grotere dichtheid. Een beetje te vergelijken met het beklimmen van een helling.

Nu, in een stilstaand universum zou de situatie symmetrisch zijn: fotonen winnen de verloren energie van de doortocht gewoon terug wanneer ze de holte aan dezelfde snelheid verlaten - zeg maar de helling weer afgaan.

Bij een versnelde expansie van het universum wordt alles echter minder dicht: de ruimte strekt zich uit en holtes of leemtes worden relatief minder diep naarmate de tijd vordert. Als we dan teruggrijpen naar het voorbeeld van de helling, blijkt dat het licht tijdens de afdaling niet alle snelheid kan terugwinnen dat het onderweg verloren was, omdat de helling ondertussen platter is geworden.

Als de Koude Plek en de superholte dus samenvallen, past dat mooi bij het idee dat het universum inderdaad uitbreidt aan een toenemende snelheid. Iets wat wetenschappers wijten aan krachten gelinkt aan donkere energie. Zo besluit Frenk, dat dit 'onafhankelijk bewijs is - als iemand er nog aan mocht twijfelen - voor het bestaan van donkere energie'.

Lees meer over:

Onze partners