BIGBANG 2014 : Doorbraak INFLATIE THEORIE ?
maart 18, 2014 10 reacties
https://tsjok45.wordpress.com/2012/09/29/c-cosmos/
kernwoorden
inflatie, kosmische achtergrondstraling,oerknal,zwaartekrachtsgolf
° Kosmische Inflatie is het fenomeen dat plaatsvond in een hele korte periode direct na de oerknal 13,8 miljard jaar geleden.
Daarin lijkt het dan bestaande prille heelal ‘over te koken’ en een extreem snelle uitzetting door te maken. Daardoor worden structuren die tot dan alleen op microscopische schaal bestonden plotseling tot kosmische afmetingen opgeblazen.
Deze theorie werd ooit opgesteld door Alan Guth en Andrei Linde en het lijkt er nu op dat het bestaan bewezen is. Met behulp van de Bicep2-telescoop op de Zuidpool is de vingerafdruk van de Kosmische Inflatie gevonden, in radiostraling uit het diepe heelal.
http://dewerelddraaitdoor.vara.nl/media/311582
°
>>>Inflation for Beginners
JOHN GRIBBIN
INFLATION has become a cosmological buzzword in the 1990s. No self-respecting theory of the Universe is complete without a reference to inflation — and at the same time there is now a bewildering variety of different versions of inflation to choose from. Clearly, what’s needed is a beginner’s guide to inflation, where newcomers to cosmology can find out just what this exciting development is all about.
–> The reason why something like inflation was needed in cosmology was highlighted by discussions of two key problems in the 1970s.
<The first of these is the horizon problem — the puzzle that the Universe looks the same on opposite sides of the sky (opposite horizons) even though there has not been time since the Big Bang for light (or anything else) to travel across the Universe and back.
So how do the opposite horizons “know” how to keep in step with each other?
<The second puzzle is called the flatness problem This is the puzzle that the spacetime of the Universe is very nearly flat, which means that the Universe sits just on the dividing line between eternal expansion and eventual recollapse.
The flatness problem can be understood in terms of the density of the Universe. The density parameter is a measure of the amount of gravitating material in the Universe, usually denoted by the Greek letter omega (O), and also known as the flatness parameter. It is defined in such a way that if spacetime is exactly flat then O = 1. Before the development of the idea of inflation, one of the great puzzles in cosmology was the fact that the actual density of the Universe today is very close to this critical value — certainly within a factor of 10. This is curious because as the Universe expands away from the Big Bang the expansion will push the density parameter away from the critical value.
If the Universe starts out with the parameter less than one, O gets smaller as the Universe ages, while if it starts out bigger than one O gets bigger as the Universe ages. The fact that O is between 0.1 and 1 today means that in the first second of the Big Bang it was precisely 1 to within 1 part in 1060). This makes the value of the density parameter in the beginning one of the most precisely determined numbers in all of science, and the natural inference is that the value is, and always has been, exactly 1.
One important implication of this is that there must be a large amount of dark matter in the Universe. Another is that the Universe was made flat by inflation.
Inflation is a general term for models of the very early Universe which involve a short period of extremely rapid (exponential) expansion, blowing the size of what is now the observable Universe up from a region far smaller than a proton to about the size of a grapefruit (or even bigger) in a small fraction of a second. This process would smooth out spacetime to make the Universe flat, and would also resolve the horizon problem by taking regions of space that were once close enough to have got to know each other well and spreading them far apart, on opposite sides of the visible Universe today.
Inflation became established as the standard model of the very early Universe in the 1980s. It achieved this success not only because it resolves many puzzles about the nature of the Universe, but because it did so using the grand unified theories (GUTs) and understanding of quantum theory developed by particle physicists completely independently of any cosmological studies. These theories of the particle world had been developed with no thought that they might be applied in cosmology (they were in no sense “designed” to tackle all the problems they turned out to solve), and their success in this area suggested to many people that they must be telling us something of fundamental importance about the Universe.
The marriage of particle physics (the study of the very small) and cosmology (the study of the very large) seems to provide an explanation of how the Universe began, and how it got to be the way it is. Inflation is therefore regarded as the most important development in cosmological thinking since the discovery that the Universe is expanding first suggested that it began in a Big Bang.
Taken at face value, the observed expansion of the Universe implies that it was born out of a singularity, a point of infinite density, some 15 billion years ago (cosmologists still disagree about exactly how old the Universe is, but the exact age doesn’t affect the argument).
Quantum physics tells us that it is meaningless to talk in quite such extreme terms, and that instead we should consider the expansion as having started from a region no bigger across than the so-called Planck length (10-35m), when the density was not infinite but “only” some 1094 grams per cubic centimetre. These are the absolute limits on size and density allowed by quantum physics.
On that picture, the first puzzle is how anything that dense could ever expand — it would have an enormously strong gravitational field, turning it into a black hole and snuffing it out of existence (back into the singularity) as soon as it was born. But it turns out that inflation can prevent this happening, while quantum physics allows the entire Universe to appear, in this supercompact form, out of nothing at all, as a cosmic free lunch. The idea that the Universe may have appeared out of nothing at all, and contains zero energy overall, was developed by Edward Tryon, of the City University in New York, who suggested in the 1970s, that it might have appeared out of nothing as a so-called vacuum fluctuation, allowed by quantum theory.
Quantum uncertainty allows the temporary creation of bubbles of energy, or pairs of particles (such as electron-positron pairs) out of nothing, provided that they disappear in a short time. The less energy is involved, the longer the bubble can exist. Curiously, the energy in a gravitational field is negative, while the energy locked up in matter is positive. If the Universe is exactly flat , then as Tryon pointed out the two numbers cancel out, and the overall energy of the Universe is precisely zero. In that case, the quantum rules allow it to last forever. If you find this mind-blowing, you are in good company. George Gamow told in his book My World Line (Viking, New York, reprinted 1970) how he was having a conversation with Albert Einstein while walking through Princeton in the 1940s. Gamow casually mentioned that one of his colleagues had pointed out to him that according to Einstein’s equations a star could be created out of nothing at all, because its negative gravitational energy precisely cancels out its positive mass energy. “Einstein stopped in his tracks,” says Gamow, “and, since we were crossing a street, several cars had to stop to avoid running us down”.
Unfortunately, if a quantum bubble (about as big as the Planck length) containing all the mass-energy of the Universe (or even a star) did appear out of nothing at all, its intense gravitational field would (unless something else intervened) snuff it out of existence immediately, crushing it into a singularity. So the free lunch Universe seemed at first like an irrelevant speculation — but, as with the problems involving the extreme flatness of spacetime, and its appearance of extreme homogeneity and isotropy (most clearly indicated by the uniformity of the background radiation), the development of the inflationary scenario showed how to remove this difficulty and allow such a quantum fluctuation to expand exponentially up to macroscopic size before gravity could crush it out of existence.. All of these problems would be resolved if something gave the Universe a violent outward push (in effect, acting like antigravity) when it was still about a Planck length in size. Such a small region of space would be too tiny, initially, to contain irregularities, so it would start off homogeneous and isotropic. There would have been plenty of time for signals travelling at the speed of light to have criss-crossed the ridiculously tiny volume, so there is no horizon problem — both sides of the embryonic universe are “aware” of each other. And spacetime itself gets flattened by the expansion, in much the same way that the wrinkly surface of a prune becomes a smooth, flat surface when the prune is placed in water and swells up. As in the standard Big Bang model, we can still think of the Universe as like the skin of an expanding balloon, but now we have to think of it as an absolutely enormous balloon that was hugely inflated during the first split second of its existence.
The reason why the GUTs created such a sensation when they were applied to cosmology is that they predict the existence of exactly the right kind of mechanisms to do this trick. They are called scalar fields, and they are associated with the splitting apart of the original grand unified force into the fundamental forces we know today, as the Universe began to expand and cool. Gravity itself would have split off at the Planck time, 10-43 of a second, and the strong nuclear force by about 10(exp-35) of a second. Within about 10-32 of a second, the scalar fields would have done their work, doubling the size of the Universe at least once every 10-34 of a second (some versions of inflation suggest even more rapid expansion than this).
This may sound modest, but it would mean that in 1032 of a second there were 100 doublings. This rapid expansion is enough to take a quantum fluctuation 1020 times smaller than a proton and inflate it to a sphere about 10 cm across in about 15 x 1033 seconds. At that point, the scalar field has done its work of kick-starting the Universe, and is settling down, giving up its energy and leaving a hot fireball expanding so rapidly that even though gravity can now begin to do its work of pulling everything back into a Big Crunch it will take hundreds of billions of years to first halt the expansion and then reverse it.
Curiously, this kind of exponential expansion of spacetime is exactly described by one of the first cosmological models developed using the general theory of relativity, by Willem de Sitter in 1917. For more than half a century, this de Sitter model seemed to be only a mathematical curiosity, of no relevance to the real Universe; but it is now one of the cornerstones of inflationary cosmology.
When the general theory of relativity was published in 1916, de Sitter reviewed the theory and developed his own ideas in a series of three papers which he sent to the Royal Astronomical Society in London. The third of these papers included discussion of possible cosmological models — both what turned out to be an expanding universe (the first model of this kind to be developed, although the implications were not fully appreciated in 1917) and an oscillating universe model.
De Sitter’s solution to Einstein’s equations seemed to describe an empty, static Universe (empty spacetime). But in the early 1920s it was realised that if a tiny amount of matter was added to the model (in the form of particles scattered throughout the spacetime), they would recede from each other exponentially fast as the spacetime expanded. This means that the distance between two particles would double repeatedly on the same timescale, so they would be twice as far apart after one tick of some cosmic clock, four times as far apart after two ticks, eight times as far apart after three ticks, sixteen times as far apart after four ticks, and so on. It would be as if each step you took down the road took you twice as far as the previous step.
This seemed to be completely unrealistic; even when the expansion of the Universe was discovered, later in the 1920s, it turned out to be much more sedate. In the expanding Universe as we see it now, the distances between “particles” (clusters of galaxies) increase steadily — they take one step for each click of the cosmic clock, so the distance is increased by a total of two steps after two clicks, three steps after three clicks, and so on. In the 1980s, however, when the theory of inflation suggested that the Universe really did undergo a stage of exponential expansion during the first split-second after its birth, this inflationary exponential expansion turned out to be exactly described by the de Sitter model, the first successful cosmological solution to Einstein’s equations of the general theory of relativity.
One of the peculiarities of inflation is that it seems to take place faster than the speed of light. Even light takes 30 billionths of a second (3 x 10(exp-10) sec) to cross a single centimetre, and yet inflation expands the Universe from a size much smaller than a proton to 10 cm across in only 15 x 10(exp-33) sec. This is possible because it is spacetime itself that is expanding, carrying matter along for the ride; nothing is moving through spacetime faster than light, either during inflation or ever since. Indeed, it is just because the expansion takes place so quickly that matter has no time to move while it is going on and the process “freezes in” the original uniformity of the primordial quantum bubble that became our Universe.
The inflationary scenario has already gone through several stages of development during its short history. The first inflationary model was developed by Alexei Starobinsky, at the L. D. Landau Institute of Theoretical Physics in Moscow, at the end of the 1970s — but it was not then called “inflation”. It was a very complicated model based on a quantum theory of gravity, but it caused a sensation among cosmologists in what was then the Soviet Union, becoming known as the “Starobinsky model” of the Universe. Unfortunately, because of the difficulties Soviet scientists still had in travelling abroad or communicating with colleagues outside the Soviet sphere of influence at that time, the news did not spread outside their country.
In 1981, Alan Guth, then at MIT, published a different version of the inflationary scenario, not knowing anything of Starobinsky’s work. This version was more accessible in both senses of the word — it was easier to understand, and Guth was based in the US, able to discuss his ideas freely with colleagues around the world. And as a bonus, Guth came up with the catchy name “inflation” for the process he was describing. There were obvious flaws with the specific details of Guth’s original model (which he acknowledged at the time). In particular, Guth’s model left the Universe after inflation filled with a mess of bubbles, all expanding in their own way and colliding with one another. We see no evidence for these bubbles in the real Universe, so obviously the simplest model of inflation couldn’t be right. But it was this version of the idea that made every cosmologist aware of the power of inflation.
In October 1981, there was an international meeting in Moscow, where inflation was a major talking point. Stephen Hawking presented a paper claiming that inflation could not be made to work at all, but the Russian cosmologist Andrei Linde presented an improved version, called “new inflation”, which got around the difficulties with Guth’s model. Ironically, Linde was the official translator for Hawking’s talk, and had the embarrassing task of offering the audience the counter-argument to his own work! But after the formal presentations Hawking was persuaded that Linde was right, and inflation might be made to work after all. Within a few months, the new inflationary scenario was also published by Andreas Albrecht and Paul Steinhardt, of the University of Pennsylvania, and by the end of 1982 inflation was well established. Linde has been involved in most of the significant developments with the theory since then. The next step forward came with the realization that there need not be anything special about the Planck- sized region of spacetime that expanded to become our Universe. If that was part of some larger region of spacetime in which all kinds of scalar fields were at work, then only the regions in which those fields produced inflation could lead to the emergence of a large universe like our own. Linde called this “chaotic inflation”, because the scalar fields can have any value at different places in the early super-universe; it is the standard version of inflation today, and can be regarded as an example of the kind of reasoning associated with the anthropic principle (but note that this use of the term “chaos” is like the everyday meaning implying a complicated mess, and has nothing to do with the mathematical subject known as “chaos theory”).
The idea of chaotic inflation led to what is (so far) the ultimate development of the inflationary scenario. The great unanswered question in standard Big Bang cosmology is what came “before” the singularity. It is often said that the question is meaningless, since time itself began at the singularity. But chaotic inflation suggests that our Universe grew out of a quantum fluctuation in some pre-existing region of spacetime, and that exactly equivalent processes can create regions of inflation within our own Universe. In effect, new universes bud off from our Universe, and our Universe may itself have budded off from another universe, in a process which had no beginning and will have no end. A variation on this theme suggests that the “budding” process takes place through black holes, and that every time a black hole collapses into a singularity it “bounces” out into another set of spacetime dimensions, creating a new inflationary universe — this is called the baby universe scenario.
There are similarities between the idea of eternal inflation and a self-reproducing universe and the version of the Steady State hypothesis developed in England by Fred Hoyle and Jayant Narlikar, with their C-field playing the part of the scalar field that drives inflation. As Hoyle wryly pointed out at a meeting of the Royal Astronomical Society in London in December 1994, the relevant equations in inflation theory are exactly the same as in his version of the Steady State idea, but with the letter “C” replaced by the Greek “Ø”. “This,” said Hoyle (tongue firmly in cheek) “makes all the difference in the world”.
Modern proponents of the inflationary scenario arrived at these equations entirely independently of Hoyle’s approach, and are reluctant to accept this analogy, having cut their cosmological teeth on the Big Bang model. Indeed, when Guth was asked, in 1980, how the then new idea of inflation related to the Steady State theory, he is reported as replying “what is the Steady State theory?” But although inflation is generally regarded as a development of Big Bang cosmology, it is better seen as marrying the best features of both the Big Bang and the Steady State scenarios.
This might all seem like a philosophical debate as futile as the argument about how many angels can dance on the head of a pin, except for the fact that observations of the background radiation by COBE showed exactly the pattern of tiny irregularities that the inflationary scenario predicts. One of the first worries about the idea of inflation (long ago in 1981) was that it might be too good to be true. In particular, if the process was so efficient at smoothing out the Universe, how could irregularities as large as galaxies, clusters of galaxies and so on ever have arisen? But when the researchers looked more closely at the equations they realised that quantum fluctuations should still have been producing tiny ripples in the structure of the Universe even when our Universe was only something like 10(exp-25) of a centimetre across — a hundred million times bigger than the Planck length.
The theory said that inflation should have left behind an expanded version of these fluctuations, in the form of irregularities in the distribution of matter and energy in the Universe. These density perturbations would have left an imprint on the background radiation at the time matter and radiation decoupled (about 300,000 years after the Big Bang), producing exactly the kind of nonuniformity in the background radiation that has now been seen, initially by COBE and later by other instruments. After decoupling, the density fluctuations grew to become the large scale structure of the Universe revealed today by the distribution of galaxies. This means that the COBE observations are actually giving us information about what was happening in the Universe when it was less than 10-20 of a second old.
No other theory can explain both why the Universe is so uniform overall, and yet contains exactly the kind of “ripples” represented by the distribution of galaxies through space and by the variations in the background radiation. This does not prove that the inflationary scenario is correct, but it is worth remembering that had COBE found a different pattern of fluctuations (or no fluctuations at all) that would have proved the inflationary scenario wrong. In the best scientific tradition, the theory made a major and unambiguous prediction which did “come true”. Inflation also predicts that the primordial perturbations may have left a trace in the form of gravitational radiation with particular characteristics, and it is hoped that detectors sensitive enough to identify this characteristic radiation may be developed within the next ten or twenty years.
The clean simplicity of this simple picture of inflation has now, however, begun to be obscured by refinements, as inflationary cosmologists add bells and whistles to their models to make them match more closely the Universe we see about us. Some of the bells and whistles, it has to be said, are studied just for fun. Linde himself has taken great delight in pushing inflation to extremes, and offering entertaining new insights into how the Universe might be constructed. For example, could our Universe exist on the inside of a single magnetic monopole produced by cosmic inflation? According to Linde, it is at least possible, and may be likely. And in a delicious touch of irony, Linde, who now works at Stanford University, made this outrageous claim in a lecture at a workshop on the Birth of the Universe held recently in Rome, where the view of Creation is usually rather different. One of the reasons why theorists came up with the idea of inflation in the first place was precisely to get rid of magnetic monopoles — strange particles carrying isolated north or south magnetic fields, predicted by many Grand Unified Theories of physics but never found in nature. Standard models of inflation solve the “monopole problem” by arguing that the seed from which our entire visible Universe grew was a quantum fluctuation so small that it only contained one monopole. That monopole is still out there, somewhere in the Universe, but it is highly unlikely that it will ever pass our way.
But Linde has discovered that, according to theory, the conditions that create inflation persist inside a magnetic monopole even after inflation has halted in the Universe at large. Such a monopole would look like a magnetically charged black hole, connecting our Universe through a wormhole in spacetime to another region of inflating spacetime. Within this region of inflation, quantum processes can produce monopole-antimonopole pairs, which then separate exponentially rapidly as a result of the inflation. Inflation then stops, leaving an expanding Universe rather like our own which may contain one or two monopoles, within each of which there are more regions of inflating spacetime.
The result is a never-ending fractal structure, with inflating universes embedded inside each other and connected through the magnetic monopole wormholes. Our Universe may be inside a monopole which is inside another universe which is inside another monopole, and so on indefinitely. What Linde calls “the continuous creation of exponentially expanding space” means that “monopoles by themselves can solve the monopole problem”. Although it seems bizarre, the idea is, he stresses, “so simple that it certainly deserves further investigation”.
That variation on the theme really is just for fun, and it is hard to see how it could ever be compared with observations of the real Universe. But most of the modifications to inflation now being made are in response to new observations, and in particular to the suggestion that spacetime may not be quite “flat” after all. In the mid-1990s, many studies (including observations made by the refurbished Hubble Space Telescope) began to suggest that there might not be quite enough matter in the Universe to make it perfectly flat — most of the observations suggest that there is only 20 per cent or 30 per cent as much matter around as the simplest versions of inflation require. The shortfall is embarrassing, because one of the most widely publicised predictions of simple inflation was the firm requirement of exactly 100 per cent of this critical density of matter. But there are ways around the difficulty; and here are two of them to be going on with.
The first suggestion is almost heretical, in the light of the way astronomy has developed since the time of Copernicus. Is it possible that we are living near the centre of the Universe? For centuries, the history of astronomy has seen humankind displaced from any special position. First the Earth was seen to revolve around the Sun, then the Sun was seen to be an insignificant member of the Milky Way Galaxy, then the Galaxy was seen to be an ordinary member of the cosmos. But now comes the suggestion that the “ordinary” place to find observers like us may be in the middle of a bubble in a much greater volume of expanding space.
The conventional version of inflation says that our entire visible Universe is just one of many bubbles of inflation, each doing their own thing somewhere out in an eternal sea of chaotic inflation, but that the process of rapid expansion forces spacetime in all the bubbles to be flat. A useful analogy is with the bubbles that form in a bottle of fizzy cola when the top is opened. But that suggestion, along with other cherished cosmological beliefs, has now been challenged by Linde, working with his son Dmitri Linde (of CalTech) and Arthur Mezhlumian (also of Stanford).
Linde and his colleagues point out that the Universe we live in is like a hole in a sea of superdense, exponentially expanding inflationary cosmic material, within which there are other holes. All kinds of bubble universes will exist, and it is possible to work out the statistical nature of their properties. In particular, the two Lindes and Mezhlumian have calculated the probability of finding yourself in a region of this super- Universe with a particular density — for example, the density of “our” Universe.
Because very dense regions blow up exponentially quickly (doubling in size every fraction of a second), it turns out that the volume of all regions of the super-Universe with twice any chosen density is 10 to the power of 10 million times greater than the volume of the super- Universe with the chosen density. For any chosen density, most of the matter at that density is near the middle of an expanding bubble, with a concentration of more dense material round the edge of the bubble. But even though some of the higher density material is round the edges of low density bubbles, there is even more (vastly more!) higher density material in the middle of higher density bubbles, and so on forever. The discovery of this variation on the theme of fractal structure surprised the researchers so much that they confirmed it by four independent methods before venturing to announce it to their colleagues. Because the density distribution is non-uniform on the appropriate distance scales, it means that not only may we be living near the middle of a bubble universe, but that the density of the region of space we can see may be less than the critical density, compensated for by extra density beyond our field of view.
This is convenient, since those observations by the Hubble Space Telescope have suggested that cosmological models which require exactly the critical density of matter may be in trouble. But there is more. Those Hubble observations assume that the parameter which measures the rate at which the Universe is expanding, the Hubble Constant, really is a constant, the same everywhere in the observable Universe. If Linde’s team is right, however, the measured value of the “constant” may be different for galaxies at different distances from us, truly throwing the cat among the cosmological pigeons. We may seem to live in a low-density universe in which both the measured density and the value of the Hubble Constant will depend on which volume of the Universe these properties are measured over!
That would mean abandoning many cherished ideas about the Universe, and may be too much for many cosmologists to swallow. But there is a simpler solution to the density puzzle, one which involves tinkering only with the models of inflation, not with long-held and cherished cosmological beliefs. That may make it more acceptable to most cosmologists — and it’s so simple that it falls into the “why didn’t I think of that?” category of great ideas.
A double dose of inflation may be something to make the Government’s hair turn grey — but it could be just what cosmologists need to rescue their favourite theory of the origin of the Universe. By turning inflation on twice, they have found a way to have all the benefits of the inflationary scenario, while still leaving the Universe in an “open” state, so that it will expand forever.
In those simplest inflation models, remember, the big snag is that after inflation even the observable Universe is left like a mass of bubbles, each expanding in its own way. We see no sign of this structure, which has led to all the refinements of the basic model. Now, however, Martin Bucher and Neil Turok, of Princeton University, working with Alfred Goldhaber, of the State University of New York, have turned this difficulty to advantage.
They suggest that after the Universe had been homogenised by the original bout of inflation, a second burst of inflation could have occurred within one of the bubbles. As inflation begins (essentially at a point), the density is effectively “reset” to zero, and rises towards the critical density as inflation proceeds and energy from the inflation process is turned into mass. But because the Universe has already been homogenised, there is no need to require this bout of inflation to last until the density reaches the critical value. It can stop a little sooner, leaving an open bubble (what we see as our entire visible Universe) to carry on expanding at a more sedate rate. They actually use what looked like the fatal flaw in Guth’s model as the basis for their scenario. According to Bucher and his colleagues, an end product looking very much like the Universe we live in can arise naturally in this way, with no “fine tuning” of the inflationary parameters. All they have done is to use the very simplest possible version of inflation, going back to Alan Guth’s work, but to apply it twice. And you don’t have to stop there. Once any portion of expanding spacetime has been smoothed out by inflation, new inflationary bubbles arising inside that volume of spacetime will all be pre-smoothed and can end up with any amount of matter from zero to the critical density (but no more). This should be enough to make everybody happy. Indeed, the biggest problem now is that the vocabulary of cosmology doesn’t quite seem adequate to the task of describing all this activity.
The term Universe, with the capital “U”, is usually used for everything that we can ever have knowledge of, the entire span of space and time accessible to our instruments, now and in the future. This may seem like a fairly comprehensive definition, and in the past it has traditionally been regarded as synonymous with the entirety of everything that exists. But the development of ideas such as inflation suggests that there may be something else beyond the boundaries of the observable Universe — regions of space and time that are unobservable in principle, not just because light from them has not yet had time to reach us, or because our telescopes are not sensitive enough to detect their light.
This has led to some ambiguity in the use of the term “Universe”. Some people restrict it to the observable Universe, while others argue that it should be used to refer to all of space and time. If we use “Universe” as the name for our own expanding bubble of spacetime, everything that is in principle visible to our telescopes, then maybe the term “Cosmos” can be used to refer to the entirety of space and time, within which (if the inflationary scenario is correct) there may be an indefinitely large number of other expanding bubbles of spacetime, other universes with which we can never communicate. Cosmologists ought to be happy with the suggestion, since it makes their subject infinitely bigger and therefore infinitely more important!
Further reading: John Gribbin, Companion to the Cosmos, Weidenfeld & Nicolson, London, 1996.
°
*
°
http://www.deredactie.be/cm/vrtnieuws/wetenschap/1.1912923
- Zijn de zwaartekrachtgolven van Einstein <– video VRT
indirect Bewijs voor gigantische en snelle uitbreiding van heelal na big bang
Geleerden zoeken al jaren naar de golven, die zwaartekrachtsgolven genoemd worden, sinds Albert Einstein ze in 1916 voorspelde in zijn algemene relativiteitstheorie. Einstein dacht dat ze misschien niet te ontdekken waren, maar toch werd er met meer dan een dozijn telescopen naar gezocht.
Amerikaanse geleerden hebben nu aangekondigd dat ze sporen hebben gevonden van de oer-zwaartekrachtsgolven die onmiddellijk na de big bang door het universum trokken. Hun bevindingen staan in het vakblad Nature.
Wow
Het gaat om kleine golven in de weefsel van het universum die zich door de ruimte verspreid hebben, zoals golven in een oceaan, een biljoenste van een seconde na de big bang of oerknal, zo’n 14 miljard jaar geleden.
Belga
De botsing van twee sterrenstelsels veroorzaakt zwaartekrachtsgolven.
De ontdekking kan nieuw licht werpen op het allereerste begin van het heelal, toen het heelal een minieme fractie van een seconde oud was en kleiner dan het punt aan het einde van deze zin. Ze kan ook een steun betekenen voor de theorie van “inflatie”, die stelt dat het universum in dat allereerste begin zich sneller dan het licht uitbreidde. De theorie van de inflatie verklaart ook waarom het universum zo eenvormig is, maar sommige geleerden vinden de theorie ontoereikend. De bevindingen kunnen ons ook vertellen hoe groot de big bang dan wel was.
Bij de eerste reacties van geleerden die geen deel uitmaakten van het onderzoek, waren er enkele sceptische, maar ook verbaasde en bewonderende reacties. Dominique Aubert, een astronoom aan de universiteit van Straatsburg in Frankrijk tweette dat de gegevens die wijzen op zwaartekrachtsgolven “bijzonder sterk zijn, geweldig belangrijk nieuws, wow”.
Achtergrondstraling
Het proces van de inflatie zou zwaartekrachtsgolven moeten veroorzaakt hebben, die de ruimte zelf samendrukken en vervormen. Dat proces zou op zijn beurt een afdruk nalaten op het eerste licht in het universum, dat nu nog steeds verspreid is in de kosmos in de vorm van de kosmische achtergrondstraling. Geleerden zijn zich er al lang van bewust dat een nauwgezette studie van die kosmische achtergrondstraling bewijzen zou kunnen leveren voor de zwaartekrachtsgolven.
. © afp
Beelden van de Planck-telescoop uit 2010. Een kaart van de achtergrondstraling.
Het is echter niet genoeg om zomaar een telescoop naar de hemel te richten om de bewijzen te vinden. Water in de atmosfeer blokkeert de microstraling waaruit de kosmische achtergrondstraling bestaat, en dus de beste plaats om ze te bestuderen, is de Zuidpool, waar de erg droge, heldere lucht een uniek venster biedt op de achtergrondstraling.
Op de Zuidpool staan dan ook verschillende instrumenten die gebouwd zijn door rivaliserende geleerden, en het is de BICEP2-telescoop (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization), een radiotelescoop, die nu de hoofdvogel heeft afgeschoten.
De telescoop heeft een kenmerkende “krul”, een rotatie, gevonden in de oude microgolven, een patroon dat een soort vingerafdruk is van de zwaartekrachtsgolven.
De geleerden zeggen dat hun gegevens, die ze dus vandaag gepubliceerd hebben, sterk genoeg zijn om een nauwkeurig onderzoek te doorstaan. Als dat inderdaad het geval blijkt, gaat het om een zeer belangrijke doorbraak.
Zwaartekrachtsgolven
Een zwaartekrachtsgolf of gravitatiegolf is in de algemene relativiteitstheorie, een fluctuatie in de kromming van de ruimtetijd. Ze beweegt zich van de bron af naar buiten als een golf. In 1916 stelde Albert Einstein op basis van zijn theorie van de algemene relativiteitstheorie het bestaan van zwaartekrachtsgolven voor.
Zwaartekrachtsgolven zouden energie als zwaartekrachtsstraling of gravitatiestraling vervoeren en zich voordoen door de beweging van een hemellichaam, doordat de ruimte, die gekromd is rond het hemellichaam, verandert door de beweging.
Verwacht wordt dat ze kunnen optreden bij grote explosies in het heelal, zoals een supernova, of wanneer twee zeer zware hemellichamen op korte afstand om elkaar heen draaien. Het gaat dan om dubbelsterren, bestaande uit witte dwergen, neutronensterren of zwarte gaten.
–> Meer informatie over het ontstaan van het heelal en het hoe en waarom van de nieuwe ontdekking kunt u ook terugvinden op de website van VRT-weerman Frank Deboosere.
indirect bewijs gevonden voor oerknaltheorie: met dank aan zwaartekrachtsgolven
Astrofysici hebben een enorme ontdekking gedaan. Voor het eerst hebben ze indirect bewijs gevonden voor kosmische inflatie, oftewel de theorie dat het heelal zich vrijwel direct na de oerknal exponentieel uitbreidde. In hun onderzoek presenteren ze de eerste beelden van zwaartekrachtsgolven: de naweeën van die oerknal.
Zo’n 13,8 miljard jaar geleden vond de oerknal plaats. Vrijwel direct erna begon het universum zich exponentieel uit te breiden. Tenminste: dat was de theorie. Een nieuw – baanbrekend onderzoek – steunt die theorie nu. Wetenschappers hebben namelijk voor het eerst waargenomen indirect bewijs gevonden voor die exponentiële uitbreiding van het universum (ook wel kosmische inflatie genoemd). En daar blijft het niet bij. In hun data duiken ook de eerste beelden van zwaartekrachtsgolven op.
Zwaartekrachtsgolven
De polarisatie van de kosmische achtergrondstraling.
Afbeelding waarop de polarisatie (de trillingsrichting) van de kosmische achtergrondstraling te zien is. De zwarte streepjes geven de richting aan. Dit patroon is vrijwel zeker veroorzaakt door zwaartekrachtsgolven die tijdens de inflatie-periode van het universum ontstonden.
Afbeelding: © BICEP2
WAVES FROM THE BIG BANG
The detection of gravitational waves in the afterglow of the Big Bang — if confirmed — opens a new chapter in astronomy, cosmology and physics. The signature, seen by the BICEP2 radio telescope at the South Pole, packs at least three discoveries into one: It provides the most direct evidence for the existence of the waves predicted by Einstein; it is the proof of ‘cosmic inflation’ that physicists had been eagerly awaiting; and it opens a window into the unification of the fundamental forces of nature and into quantum gravity. In this special collection, Nature News has the most comprehensive and up-to-date coverage of the breakthrough and its aftermath.
Opwindend nieuws
“Dit is echt opwindend,” vindt onderzoeker Chao-Lin Kuo. “We hebben voor het eerst zwaartekrachtsgolven – oftewel rimpels in de ruimtetijd – in beeld gebracht en een theorie over de totstandkoming van het gehele universum geverifieerd.” De onderzoekers deden hun ontdekking met de BICEP2-telescoop. Ze zetten de telescoop in om de kosmische achtergrondstraling – de gloed die de oerknal achterliet te bestuderen.
Zwaartekrachtsgolven ‘persen’ de ruime terwijl ze zich voortbewegen. Hierdoor ontstaat er een specifiek patroon in de kosmische achtergrondstraling. Dit patroon hebben wetenschappers nu daadwerkelijk gezien met de BICEP2-telescoop. Net als golven in de oceaan hebben zwaartekrachtsgolven een voorkeur voor een bepaalde richting, bijvoorbeeld links of rechts. De wetenschappers ontdekten een specifiek patroon, dat wijst op een snelle uitdijing. “Volgens alternatieve theorieën zouden we dit niet moeten zien”, vertelt de Russische fysicus Andrei Linde van de universiteit van Stanford.
Het begint met Einstein
Het bestaan van de zwaartekrachtsgolf wordt voorspeld door Einsteins zwaartekrachtstheorie. In deze theorie beschrijft Einstein de zwaartekracht als een vervorming van de ruimtetijd. Die vervorming ontstaat door materie. Om te begrijpen hoe dat zit, wordt vaak de metafoor van een laken gebruikt (let op: het is een tweedimensionale metafoor, die desalniettemin kan helpen begrijpen hoe materie ruimtetijd beïnvloedt). Stel: u houdt de punt van een laken vast en drie andere mensen houden de andere drie punten vast. U trekt het laken strak. Vervolgens legt iemand in het midden van het laken een bowlingbal. Wat gebeurt er? Er ontstaat een kromming in het laken die het grootst is nabij de bal. En het laken wordt in het gebied nabij de bal wat uitgerekt. Het komt min of meer overeen met wat er gebeurt met de ruimtetijd in de buurt van een grote hoeveelheid materie (bijvoorbeeld een planeet, zie hieronder). Tijd en ruimte worden nabij zo’n massa uitgerekt.
Afbeelding: Atamari (via Wikimedia Commons).
En dan de zwaartekrachtsgolf
Diezelfde theorie van Einstein voorspelt ook het bestaan van de zwaartekrachtsgolf. Deze golven worden door veel onderzoekers beschreven als ‘golfjes in ruimtetijd’. Zwaartekrachtsgolven ontstaan onder meer wanneer twee hele zware objecten (denk aan twee zwarte gaten of twee hele zware dubbelsterren) om elkaar heen cirkelen. De objecten verliezen door die zwaartekrachtsgolven energie en daardoor wordt de afstand tussen de twee objecten steeds kleiner. Uiteindelijk worden de twee objecten één.
Fysicus Andrei Linde – de ‘founding father’ van de inflatietheorie – krijgt te horen dat zijn theorie nu te bewijzen is!
Zwakker
Hoewel die zwaartekrachtsgolven dus in theorie al jaren bekend zijn en ook flinke invloed uitoefenen op het heelal, hebben we ze tot nu nog nooit waargenomen. Dat komt voornamelijk doordat die golven wanneer ze door de ruimte reizen in kracht afnemen. Vergelijk het met een boot die op zee vaart. Een luchtbed dicht bij de boot zal veel sterker op en neer deinen dan een luchtbed dat tientallen meters van de boot verwijderd is. Zo is het ook met zwaartekrachtsgolven: zodra ze bij de aarde arriveren, zijn ze zo verzwakt dat we ze eigenlijk niet meer kunnen waarnemen.
BEGIN?
Gevonden!
Maar nu blijkt dus dat wetenschappers inderdaad in staat zijn om zwaartekrachtsgolven waar te nemen, en wel met de gevoelige BICEP2-telescoop. En deze zwaartekrachtsgolven wijzen er dus op dat het heelal kort na het ontstaan exponentieel uitbreidde. En er zijn meer mogelijkheden. Dankzij zwaartekrachtsgolven kunnen we bijvoorbeeld zware dubbelstersystemen opsporen. Ook kunnen we dankzij zwaartekrachtsgolven meer inzicht krijgen in het ontstaan van superzware zwarte gaten (wellicht het resultaat van samengesmolten zwarte gaten). Eén ding is zeker: er staat ons nog veel moois te wachten.
“Zwaartekrachtsgolven: Kunnen we ze meten en onthullen ze ons de aard van de zwaartekracht?” – SRON.nl
“New evidence from space supports Stanford physicist’s theory of how universe began” – Stanford Universiteit “First Direct Evidence of Cosmic Inflation” – Harvard Universiteit
Nieuw (indirect) ‘overtuigend bewijs’ voor inflatie-theorie
17 maart 2014
Dat meldt de BBC maandag.
Volgens onderzoekers is er een signaal gevonden dat het gevolg is van de ultra snelle inflatie van het heelal, fracties van seconden na het ontstaan.
Het heeft de vorm van een rimpeling in het oudste licht dat waargenomen kan worden met radiotelescopen. Het is voor het eerst dat deze gravitatiegolven zijn waargenomen.
Hoewel de ontdekking nog verder wordt onderzocht met alternatieve experimenten, is er al sprake van een vondst die de wetenschappers mogelijk een Nobelprijs op kan leveren.
“Dit is spectaculair”, laat professor Marc Kamionkowski van de Johns Hopkins Universiteit in Baltimore aan de BBC weten.
“Ik heb het onderzoek gezien en deze bewijzen zijn overtuigend. De wetenschappers die betrokken zijn bij het project horen bovendien bij de voorzichtigste en conservatiefste wetenschappers die ik ken.”
Telescoop
De doorbraak werd bekendgemaakt door een Amerikaans team, dat werkt aan het BICEP2-project. De onderzoekers gebruikten een telescoop op de zuidpool, waarmee een fractie van het heelal gedetailleerd in kaart werd gebracht.
Het doel was het vinden van een overblijfsel van de razendsnelle groei van de kosmos, die in de eerste biljoenste van een biljoenste van een biljoenste seconde van het ontstaan plaats moet hebben gevonden.
De theorie houdt in dat het kleine universum in dit tijdsbestek is gegroeid van iets onvoorstelbaar kleins tot ongeveer het formaat van een knikker. In de 13,8 miljard jaar die volgde is het universum continu verder gegroeid.
Oneffenheden
De theorie dat het universum zich telkens verder uitbreidt is voor het eerst voorgesteld door Alan Guth en Andrei Linde in de jaren tachtig, als antwoord op enkele tekortkomingen in de oerknal-theorie.
Zo vroeg men zich onder meer af hoe het komt dat het diepe heelal er alle richtingen op vrijwel hetzelfde uitziet. De bewering was dat alleen een razendsnelle inflatie oneffenheden heeft kunnen voorkomen..
De voorspelling was dat gravitatiegolven een spoor kunnen zijn van deze snelle inflatie, waarin sporen van het oudste licht in het universum moet zijn terug te vinden. De wetenschappers beweren nu dat dit spoor is waargenomen.
Door: NU.nl/Joost Nederpelt
Zwaartekrachtsgolven van de oerknal gesignaleerd
Sterk bewijs voor de inflatietheorie
Wetenschappers achter de BICEP2-detector op Antarctica zeggen dat ze zwaartekrachtsgolven van de oerknal hebben gesignaleerd. De vindingen zouden een sterk bewijs vormen voor de inflatietheorie die stelt dat het universum in de eerste fractie van een seconde na de oerknal met een enorme snelheid is uitgedijd.
door Roel van der Heijden
dinsdag 18 maart 2014
De gegevens zijn van januari 2010 tot december 2012 verzameld en laten een patroon zien in de trillingsrichting oftewel de polarisatie [1] van het licht dat we nu nog van de oerknal kunnen waarnemen. Dat licht wordt de kosmische achtergrondstraling genoemd en is te detecteren in alle richtingen waar astronomen hun telescopen op richten. Het is als het ware de nagloed van de oerknal.
De gemeten polarisatie van deze achtergrondstraling, ook wel de B-mode polarisatie genoemd, zou veroorzaakt zijn door zwaartekrachtsgolven die in de allereerste momenten van het universum ontstonden. Deze golven zijn door Albert Einstein voorspelde rimpelingen in de ruimtetijd [2].
Bewijs voor de inflatietheorie
De resultaten zijn een sterk bewijs voor de inflatietheorie die de Amerikaanse natuurkundige Alan Guth in 1981 presenteerde als aanvulling op de oerknaltheorie. Het belangrijkste bewijs voor de oerknal werd al in 1964 geleverd met de eerst detectie van de kosmische achtergrondstraling. Sindsdien is de oerknaltheorie algemeen geaccepteerd, alleen konden astronomen ermee niet het ontstaan van de grote structuren verklaren die de kosmische achtergrondstraling laat zien.
Een kaart van de kosmische achtergrondstraling gemeten door de Planck-satelliet. De kaart laat iets warmere gebieden (in rood) zien tussen gebieden waar de temperatuur lager is (blauw). Het wordt ook wel de babyfoto van het universum genoemd. ESA
De inflatietheorie biedt hiervoor een oplossing. Guth stelde dat het universum 10-36seconden na de oerknal begon aan een enorme uitdijingssprint. In een kleine fractie van die eerste seconde werd het universum opeens vele malen groter. Daarbij werden minuscule en toevallige variaties binnen de dichtheid van materie opgeblazen tot kosmische schalen. Na de korte inflatieperiode zou het universum blijven uitdijen, zij het langzamer.
Met de inflatietheorie konden veel observaties verklaard worden, maar nooit werd er echt bewijs voor gevonden.
Tot nu.
De gevonden polarisatie in de straling is volgens de astronomen het bewijs voor zwaartekrachtsgolven die tijdens de inflatieperiode ontstonden en als het ware hun afdruk hebben achtergelaten in de achtergrondstraling.
Bovendien is het gemeten signaal veel sterker dan eerder gedacht, waardoor een groot aantal inflatiemodellen weggestreept kunnen worden.
Het gebouw op Antarctica waarin onder andere de BICEP2-detector is gevestigd. BICEP2/Dispatches from the Bottom of the World
Nobelprijsmateriaal
Veel wetenschappers reageren verheugd op de resultaten. De ontdekking wordt qua belang al vergeleken met de ontdekking van het Higgsboson in 2012 en ook de term Nobelprijs valt vaak.
Voordat het zover is zullen de resultaten eerst bevestigd moeten worden door teams van wetenschappers die met andere detectoren naar dezelfde signalen speuren. Maar dat lijkt slechts een kwestie van tijd.
De zoektocht naar zwaartekrachtsgolven in het huidige heelal gaat overigens gewoon door. Ze zouden ook veroorzaakt moeten worden door extreem zware objecten zoals zwarte gaten. Al jaren wordt er naar de hemel geluisterd, maar nog nooit werd er zo’n golf gevonden.
Verwijzingen
“Everything we see today – the galaxies, the stars, the planets – was imprinted at that moment”
Related Stories
-
17 MARCH 2014, SCIENCE & ENVIRONMENT
-
27 MARCH 2013, SCIENCE & ENVIRONMENT
-
21 MARCH 2013, SCIENCE & ENVIRONMENT
-
18 MARCH 2013, SCIENCE & ENVIRONMENT
-
20 SEPTEMBER 2002, SCI/TECH
1.–> Fred Hoyle ……named the “Big Bang” in an attempt to ridicule the already-existing theory of Lemaître when he proposed his own,(then novel,)“Steady State” theory of cosmology.
2.- To be honest, there wasn’t really much of a scientific theory of cosmology until Hubble’s discovery of the redshift of (almost all) “external galaxies”, published in 1928.
3.- Hoyle (along with Bondi and Tom Gold started his work on the “Steady State” theory in about 1948.(see below Note 2c)
NOTE 1 :
(Georges Lemaitre’s theoretical work and application of Hubble’s early results to his theories predate both ;
however since Hoyle accepted Lemaitre’s theoretical work on the metrics of space, but disagreed on the interpretation of the observations, then I think it’s best to leave this out of this issue dealing with the new findings .)
(Tsjok)
NOTE 2 : (a) Moreover:—-> the inflation theory ( Allan Guth ) solved theoretical problems with the big bang theory and the earliest model of inflation theory dates from 1980 ….(Sir Fred Hoyle (born 1915 ) was then 65 years old )
—>(b) it took some years before eleaborated and divers models of the inflation theory (–> Linde ) —> ( which is now seems to be more of less confirmed by the new observational data ) … The aging Hoyle (and his “intellectual heir “ the panspermalist Wicramasinghe ) never tried to explain consistentely (or even interpret ) the inflation theory by their own “steady state theory —-> “Why should they ever have done that ? = for them the “Big bang” theory was false ( see 1)
—>(c) The steady state was further detailed by them ; The creation of new “space ” and matter was not the result of inflation : but the result of a continuous de novo creation of matter and space ; a proces that will go on infinitely
bron ;
________________
UPDATE
http://www.wetenschap24.nl/nieuws/artikelen/2014/April/Oerknalontdekking-nu-al-onder-vuur-.html
Oerknalontdekking nu al onder vuur?
Kosmische stofwolken zaaien twijfel
Een nieuwe publicatie betwijfelt het eerste experimentele bewijs van kosmische inflatie.
De ontdekking van een echo van de oerknal werd op 17 maart wereldnieuws. De Zuidpooltelescoop BICEP2 zou een signaal hebben gemeten dat verraadt dat het heelal net na de geboorte in een minuscule fractie van een seconde gigantisch snel is uitgedijd. Het heelal zou een factor 10^36 groter zijn geworden in een tijdsduur van 10^-32 seconde. Inflatie heet deze superuitdijing.
Inflatie werd voor het eerst voorspeld in 1980.
BICEP2 zou het eerste indirecte experimentele bewijs voor deze theorie hebben gevonden. Er ging meteen een schokgolf van opwinding door de natuur- en sterrenkunde. En als deze ontdekking klopt, dan ligt er zeker een Nobelprijs klaar voor de ontdekkers.
De waarneming van BICEP2 is gebaseerd op de meting van de polarisatie in de kosmische achtergrondstraling: een verdraaiing in de trillingsrichting van de elektromagnetische straling die als achtergrondstraling het gehele heelal vult. Minstens 80% van deze verdraaiing schreven de BICEP2-onderzoekers toe aan inflatie. Een kleine 20% kwam waarschijnlijk door het effect van kosmisch stof op de achtergrondstraling. Dit percentage is echter gebaseerd op modellen, niet op directe metingen.
Stofwolken
In een net gepubliceerd (maar nog niet gereviewd)wetenschappelijk artikel op de website arXiv.org trekken drie wetenschappers deze percentages in twijfels. ArXiv.org wordt door natuur- en sterrenkundigen veel gebruikt om artikelen snel te lanceren en op deze manier zo snel mogelijk kritisch beoordeeld te worden door collegawetenschappers.
Volgens de drie onderzoekers zou een veel groter deel, zo niet het hele effect, kunnen komen door kosmische stofwolken. Maar ook hun argument is gebaseerd op modellen en niet op keiharde metingen.
Onderzoekers van de BICEP2-telescoop hebben niet gereageerd op de nieuwe publicatie. Welk model het bij het rechte eind heeft, zal moeten blijken. In ieder geval is duidelijk dat er dringend behoefte is aan nieuwe, onafhankelijke metingen die de BICEP2-resultaten kunnen bevestigen dan wel falsificeren.(1)
Sterrenkundigen kijken nu al reikhalzend uit naar de nieuwste resultaten van de Europese PLANCK-satelliet, die in oktober worden verwacht. In principe zou PLANCK inflatie namelijk beter moeten kunnen meten dan BICEP2 (2) . Waar BICEP2 het signaal maar bij een golflengte mat, heeft PLANCK hetzelfde signaal bij meerdere golflengten gemeten. Die metingen worden nu geanalyseerd.
*
(1) “Falsify” is niet te vertalen als “falsificeren”( =van bijvoorbeeld een theorie)- in dit zinsverband, maar “ontkrachten”(=van meetgegevens ) .
(2) a) Bicep2 “kijkt” op 150 GHz. Dat is een roodverschoven signaal. Wat is de oorspronkelijke frequentie toen de fotonen gegenereerd werden en welk fenomeen produceerde die fotonen?
b) Lofar werkt op 180MHz en 1,6GHz en kijkt ook naar de meest verre sterren–> meer roodverschoven, verder weg(?).
c) Fotonen van de eerste ( vroegste ) sterren zijn erg zeldzaam.
Ik meen wel eens gelezen te hebben dat er maar 500 per seconde of zelfs per uur langs komen op een bepaald oppervlak. Hoe bepaalt men daarvan een polarisatie richting?
°
UPDATES :
19 May 2014
http://news.sciencemag.org/physics/2014/05/doubts-shroud-big-bang-discovery
Raphael Flauger/Institute for Advanced Study
A reconstruction of the contaminated foreground map BICEP used (top) and the corrected map.
Perhaps it was too good to be true.
Two months ago, a team of cosmologists reported that it had spotted the first direct evidence that the newborn universe underwent a mind-boggling exponential growth spurt known as inflation. But last week a new analysis suggested the signal, a subtle pattern in the afterglow of the big bang, or cosmic microwave background (CMB), could be an artifact produced by dust within our own galaxy……
___________________________________________________________________
°
The Inflation Theory: Solving the Universe’s Problems of Flatness and Horizon
In trying to understand the universe, two major problems remained: the flatness problem and the horizon problem. To solve these, the big bang theory is modified by the inflation theory, which states that the universe expanded rapidly shortly after it came into existence ( was ” created ” )
Today, the principles at the heart of inflation theory have a profound impact on the way that string theory is viewed by many physicists.
The two problems can be stated simply as:
- Horizon problem: The CMBR is essentially the same temperature in all directions.
- Flatness problem: The universe appears to have a flat geometry.
The universe’s issues: Too far and too flat
The horizon problem (also sometimes called the homogeneity problem) is that no matter which direction you look in the universe, you see basically the same thing (see the following figure). The cosmic microwave background radiation (CMBR) temperatures throughout the universe are, to a very high level of measurement, almost exactly the same temperature in every direction. This really shouldn’t be the case, if you think about it more carefully.
If you look in one direction in space, you’re actually looking back in time. The light that hits your eye (or telescope) travels at the speed of light, so it was emitted years ago. This means there’s a boundary of 14 billion (or so) light-years in all directions. (The boundary is actually farther because space itself is expanding, but you can ignore that for the purposes of this example.) If there is anything farther away than that, there is no way for it to have ever communicated with us.
So you look out with your powerful telescope and can see the CMBR from 14 billion light-years away (call this Point A).
If you now look 14 billion light-years in the opposite direction (call this Point B), you see exactly the same sort of CMBR in that direction. Normally, you’d take this to mean that all the CMBR in the universe has somehow diffused throughout the universe, like heating up an oven. Somehow, the thermal information is communicated between Points A and B.
But Points A and B are 28 billion light-years apart, which means, because no signal can go faster than the speed of light, there‘s no way they could have communicated with each other in the entire age of the universe. How did they become the same temperature if there’s no way for heat to transfer between them? This is the horizon problem.
The flatness problem has to do with the geometry of our universe, which appears (especially with recent WMAP evidence) to be a flat geometry, as pictured in the following figure. The matter density and expansion rate of the universe appear to be nearly perfectly balanced, even 14 billion years later when minor variations should have grown drastically. Because this hasn’t happened, physicists need an explanation for why the minor variations haven’t increased dramatically.
Did the variations not exist? Did they not grow into large-scale variations? Did something happen to smooth them out? The flatness problem seeks a reason why the universe has such a seemingly perfectly flat geometry.
These three types of universes are simplified representations of the way space naturally curves in the universe:
- Closed universe: There is enough matter in the universe that gravity will eventually overcome the expansion of space. The geometry of such a universe is a positive curvature. (This matched Einstein’s original model without a cosmological constant.)
- Open universe: There isn’t enough matter to stop expansion, so the universe will continue to expand forever at the same rate. This space-time has a negative curvature (saddle-shaped).
- Flat universe: The expansion of the universe and the density of matter perfectly balance out, so the universe’s expansion slows down over time but never quite stops completely. This space has no overall curvature.
Rapid expansion early on holds the solutions
In 1980, astrophysicist Alan Guth proposed the inflation theory to solve the horizon and flatness problems (although later refinements by Andrei Linde, Andreas Albrecht, Paul Steinhardt, and others were required to get it to work). In this model, the early universal expansion accelerated at a rate much faster than we see today.
It turns out that the inflationary theory solves both the flatness problem and horizon problem (at least to the satisfaction of most cosmologists and astrophysicists). The horizon problem is solved because the different regions we see used to be close enough to communicate, but during inflation, space expanded so rapidly that these close regions were spread out to cover all of the visible universe.
The flatness problem is resolved because the act of inflation actually flattens the universe. Picture an uninflated balloon, which can have all kinds of wrinkles and other abnormalities. As the balloon expands, though, the surface smoothes out. According to inflation theory, this happens to the fabric of the universe as well.
In addition to solving the horizon and flatness problems, inflation also provides the seeds for the structure that we see in our universe today. Tiny energy variations during inflation, due simply to quantum uncertainty, become the sources for matter to clump together, eventually becoming galaxies and clusters of galaxies.
One issue with the inflationary theory is that the exact mechanism that would cause — and then turn off — the inflationary period isn’t known. Many technical aspects of inflationary theory remain unanswered, though the models include a scalar field called an inflaton field and a corresponding theoretical particle called an inflaton.
Most cosmologists till today , believed that some form of inflation likely took place in the early universe.
http://www.dummies.com/how-to/content/the-inflation-theory-solving-the-universes-problem.html
________________________________________________________________________________________
1.
Oerknaltheorie (heelal was ooit heel heet en ‘compact’ en begon daarna uit te dijen) dateert uit 1920’s. bleef lange tijd speculatief.
2.
ontdekking van kosmische achtergrondstraling (1965) was 1e ‘bewijs’: is afgekoeld overblijfsel van energie uit beginfase van het heelal.
3.
om bepaalde problemen met klassieke oerknaltheorie op te lossen werd in 1980 inflatiehypothese voorgesteld (van ‘to inflate’ = opblazen).
4.
volgens inflatie was er in het begin (triljoenste van triljoenste seconde na t=0!) een extreem korte periode van exponentiële uitdijing.
5.
gewone (lineaire) uitdijing: heelal groeit als 1-2-3-4-5-6-7-8 etc. exponentiële uitdijing: heelal groeit als 1-2-4-8-16-32-64-128 etc.
6.
tijdens inflatietijdperk (extreem kort!) zou grootte van heelal ca 100x verDUBBELD zijn. na afloop nam de gewone uitdijing het over.
7.
inflatiehypothese sluit aan bij quantumtheorieën. oerknal-problemen leken opgelost. maar echt hard bewijs voor inflatie leek onmogelijk.
8.
reden: achtergrondstraling is oudste signaal in heelal dat astronomen kunnen bestuderen. 380.000 jr na t=0. inflatie was láng daarvoor.
9.
echter: als inflatie plaatsvond, moeten er zeer kort na t=0 zwaartekrachtsgolven zijn opgewekt in de ruimte, door hypersnelle expansie.
10.
zwk-golven (voorspeld door einstein in 1916) zijn trillingen in de lege ruimtetijd, vglb met trillende drilpudding, maar véél kleiner.
11.
bestaan van zwk-golven is nog nooit direct aangetoond (moeilijk te meten!); in 1974 werden er wel indirecte aanwijzingen voor gevonden.
12.
tgv inflatie-zwk-golven moet ruimte ook nog ‘getrild’ hebben toen achtergrondstraling werd uitgezonden (toen heelal 380.000 jr oud was).
13.
berekeningen: die ‘oer-golven’ laten spiraalvormige sporen na in patroon van polarisatie van achtergrondstraling. die zijn nu gevonden.
14.
polarisatie betekent dat licht in ene trillingsrichting iets helderder is dan in andere richting. vergt speciale 2-richtings-detectoren.
15.
achtergrondstraling is al erg moeilijk te meten. polarisatie ervan nóg moeilijker. spiraalvormige patronen NOG veel moeilijker. RESPECT!
16.
ca tien teams maakten er afgelopen jaren jacht op (oa met europese ruimtetelescoop planck). BICEP2-telescoop op zuidpool heeft nu beet.
17.
waarom op zuidpool? hoog/droog, dus geen last van absorptie in dampkring van bestudeerde oerknalstraling (op sub-millimeter golflengte).
18.
dus: spiraalpatronen in polarisatie > in allereerste levensfase van heelal waren er zwk-golven > er moet inflatie hebben plaatsgevonden.
19.
achtergrondstraling (380.000 jr na t=0) is ‘peuterfoto’ heelal; dit nieuwe resultaat is alsof je tijdens bevalling naast kraambed stond!
20.
wat is nu de grootste doorbraak? voor natuurkundigen: bevestiging zwaartekrachtsgolven. voor kosmologen: bevestiging inflatiehypothese.
21.
als BICEP2-ontdekking bevestigd wordt door andere teams (wsch snel!), levert deze ontdekking vrijwel zeker een nobelprijs op.
congrats!
°
(reacties )
–> Wat men heeft gevonden zijn metingen die consistent zouden zijn met de idee van kosmische inflatie.
We kunnen gewoon een hele hoop hypothesen over wat er net na de oerknal gebeurde , weggooien zodat we nu blijkbaar eindelijk Einsteins zwaartekracht met de kwantummechanica kunnen verzoenen.
Is inderdaad zeer spectaculair maar heeft verder de ballen met de oerknal zelf te maken.
° Het ware beter geweest moest men gesproken hebben over de theorie van wat er juist NA het ontstaan van het heelal gebeurde toen het groter werd en de fysische wetten ruimte, tijd, materie, energie, zwaartekracht,… vorm kregen.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Inflatie_(kosmologie)
LINKS
http://www.wetenschap24.nl/nieuws/artikelen/2014/Maart/Echo-s-van-de-oerknal.html
°
http://www.wetenschap24.nl/nieuws/artikelen/2014/Maart/Echo-s-van-de-oerknal.html
http://www.wetenschap24.nl/nieuws/artikelen/2006/oktober/Rimpelingen-in-het-heelal.html
ALLAN GUTH
http://phys.org/news/2014-03-alan-guth-insights-big.html
http://www.sterrenstof.info/hele-mooie-wetenschap-bewijs-voor-inflatie/#more-2161
°
Echo’s van de oerknal
Sterk bewijs dat oerknal begon met ‘inflatie’
Een telescoop op de zuidpool heeft de zwaartekrachtsecho’s van de oerknal ontdekt. Een enorme verrassing, volgens astrofysicus Daan Meerburg
- Zoom
- © Bicep2-cooperation
- De ‘weerkaart’ van de kosmische achtergrondstraling waaruit blijkt dat de oerknal zwaartekrachtsgolven produceerde.
BICEP
Waar ging het over?
Op Antarctica staat een gespecialiseerde telescoop, BICEP, die uiterst gevoelig is voor radiostraling uit het heelal op een frequentie van 150 gigahertz, ofwel een golflengte van ongeveer twee millimeter. Met die telescoop is de afgelopen jaren een klein deel van de hemel gescand. Uit die data is een spectaculaire primeur gedestilleerd: voor het eerst is een signaal gedetecteerd dat ontstaan moet zijn in de eerste fractie van een seconde na de oerknal.
Het gaat om zwaartekrachtsgolven, die ons iets vertellen over het tijdperk van ‘inflatie’, een fase waarin het heelal onvoorstelbaar snel uitdijde.
Inflatie
‘Het is een enorme verrassing dat ze dit hebben kunnen meten’,’ aldus astrofysicus Daan Meerburg, die op de universiteit van Princeton dit onderzoek op de voet volgt. Dit betekent volgens hem ook, dat de zwaartekrachtsgolven die de inflatie opwekte, uitzonderlijk sterk waren. Van de inflatie-theorie zijn in de loop der tijd allerlei varianten in omloop geraakt, vooral omdat er geen experimentele check mogelijk was. Die is er nu dus wel, en die maakt het onwaarschijnlijk dat dat de simpeler versies van de theorie correct zijn. Het wordt voor de theoretici dus ingewikkelder, maar ook interessanter.
Meerburg bekeek via internet de technische presentatie voorafgaand aan de persconferentie, en besprak met collega’s de twee wetenschappelijke artikelen die gelijktijdig verschenen. Volgens hem zijn de metingen ‘behoorlijk solide’. De zwaartekrachtsgolven zijn niet direct gemeten, maar via de sporen die ze hebben achtergelaten in de kosmische achtergrondstraling, het ‘nagloeien’ van het heelal sinds de tijd dat dit nog heel heet was.
Rimpelingen
Zwaartekrachtsgolven zijn door Einstein voorspeld, maar nog nooit direct waargenomen. Het zijn rimpelingen in de ruimte-tijd zelf die zich met de lichtsnelheid voortplanten en elk voorwerp – bijvoorbeeld de aarde – even vervormen als ze voorbij komen. ‘Inflatie’ is ruim dertig jaar geleden bedacht door Alan Guth om een paar fundamentele problemen met de gewone oerknaltheorie te ondervangen. Als inflatie zich werkelijk voorgedaan heeft, moet dit heftige zwaartekrachtsgolven hebben opgewekt. Deze primordiale zwaartekrachtsgolven reizen dan nog steeds door het heelal, maar ze zijn nu te zwak om direct waar te nemen. Ze moeten echter wel sporen hebben achtergelaten in de kosmische achtergrondstraling, want die ontstond slechts 380.000 jaar na de oerknal, toen het heelal veel kleiner was en de zwaartekrachtsgolven veel sterker.
Weerkaart
Deze sporen zijn de zogeheten B-modussen. De kosmische achtergrondstraling vult als het ware de complete hemelbol, en je kunt er een kaart van maken die lijkt op een weerkaart.
In elk punt op aarde heeft de wind een bepaalde snelheid en een richting; net zo heeft de achtergrondstraling op elk punt van de hemelbol een bepaalde intensiteit en polarisatie (‘trillingsrichting’). De intensiteit is de afgelopen jaren al met grote nauwkeurigheid gemeten, onder andere door de Planck-satelliet. Maar nu is voor het eerst, van een klein deel van de hemel, ook de polarisatie in kaart gebracht.
De B-modussen zijn dan vergelijkbaar met orkanen of depressies op die kaart, en die kunnen eigenlijk alleen maar veroorzaakt zijn door primordiale zwaartekrachtsgolven.
‘Dit is 100% zeker een Nobelprijs,’ schat Meerburg in. Hij denkt echter dat de prijs naar de experimentatoren zal gaan voor het ontdekken van de primordiale zwaartekrachtsgolven, en niet naar Alan Guth, omdat nu nog allerlei varianten voor inflatie mogelijk zijn.
Ook Nature kwam ten tijde van de persconferentie al met het nieuws.
°
zie ook
http://www.freethinker.nl/forum/viewtopic.php?f=19&t=13521&p=412816#p412816
°
http://profmattstrassler.com/2014/03/26/which-parts-of-the-big-bang-theory-are-reliable/
“De enige kracht die sterker is dan die uitdijende kracht (donkere energie) is de zwaartekracht. Daarom dijt de ruimte niet uit in bijv. ons zonnestelsel. Wanneer de zwaartekracht geen invloed heeft dan dijt de ruimte in zichzelf uit.”
°
Eerste sterrenstelsels ontstonden erg vroeg
Slechts 200 miljoen jaar na de oerknal ontstonden de eerste sterrenstelsels in het heelal. Dit is veel eerder dan astronomen eerder dachten.
“Volgens huidige theorieën kunnen sterrenstelsels niet zo vroeg geboren worden”, zegt wetenschapper Johan Richard.
Roodverschuiving
Het verre sterrenstelsel maakt deel uit van cluster Abell 383. Het sterrenstelsel heeft een roodverschuiving van 6,027, wat overeenkomt met een afstand van 12,75 miljard lichtjaar. Dit betekent dat wij het sterrenstelsel zien zoals het eruit zag toen het heelal 950 miljoen jaar oud was.
200 miljoen jaar
Het wordt nog spannender. Wetenschappers vonden in het sterrenstelsel meerdere sterren met een leeftijd van ongeveer 750 miljoen jaar. Dit betekent dat deze sterren 200 miljoen jaar na de oerknal werden gevormd.
James Webb-telescoop
“Het is zeer aannemelijk dat er veel meer sterrenstelsels in het jonge universum bevinden dan wij nu denken”, concludeert co-auteur Jean-Paul Kneib. Toekomstige telescopen, zoals de James Webb-telescoop, kunnen dit soort sterrenstelsels bestuderen. Helaas kwam vandaag het nieuws naar buiten dat de James Webb Telescope niet voor 2018 gelanceerd gaat wordenin verband met te hoge kosten.
Gluren in de wieg van het universum: Hubble spot één van de verste sterrenstelsels ooit
Ruimtetelescoop Hubble heeft één van de verste sterrenstelsels ooit gespot. Het sterrenstelsel stamt uit de tijd waarin ons universum ongeveer 650 miljoen jaar oud – naar astronomische begrippen piepjong – was.
Het sterrenstelsel heeft de naam Abell2744 Y1 gekregen en is ongeveer dertig keer kleiner dan de Melkweg. Wel produceert het sterrenstelsel ongeveer tien keer meer sterren dan het onze. Onderzoekers ontdekten het sterrenstelsel met behulp van de Hubble-telescoop. Vervolgens werd de Spitzer-telescoop gebruikt om vast te stellen of het sterrenstelsel ook werkelijk zo ver weg was als Hubble ons wilde doen geloven.
Abell2744 Y1 gaat de boeken in als één van de verste sterrenstelsels die tot op heden ontdekt zijn. Het sterrenstelsel heeft een roodverschuiving van acht. Hoe verder een sterrenstelsel van ons verwijderd is, hoe hoger de roodverschuiving. Het verste sterrenstelsel waarvan het bestaan bevestigd is, heeft een roodverschuiving van meer dan zeven. Maar er zijn ook kandidaat-sterrenstelsels gespot met een roodverschuiving van elf.
Het onderzoek naar dergelijke verre sterrenstelsels is bijzonder belangrijk. Ze kunnen ons meer inzicht geven in het ontstaan en de ontwikkeling van ons universum.
°
HET HEELHAL 10 MILJARD JAAR GELEDEN
Massieve sterrenstelsels onthullen de expansiesnelheid van het jonge heelal
Wetenschappers van het Berkeley Lab zijn er in geslaagd om de expansiesnelheid in het jonge heelal te ontrafelen. Zij keken hiervoor naar quasars: massieve sterrenstelsels.
Twee onafhankelijke analyses zijn gebruikt om de expansiesnelheid van het heelal te bepalen, toen ons universum slechts drie miljard jaar oud was. Ter vergelijking: op dit moment is het heelal 13,7 miljard jaar oud. Ruim tien miljard jaar geleden bestond de aarde nog niet, en ook was de zon nog niet ontstaan.
De wetenschappers laten weten dat de expansiesnelheid drie miljard jaar na de oerknal 68 kilometer per seconde per miljoen lichtjaar was. Stel, een sterrenstelsel is één miljoen lichtjaar verwijderd van een ander sterrenstelsel, dan betekent dit dat deze sterrenstelsels met een snelheid van 68 kilometer per seconde van elkaar weg gaan. Nu – 13,7 miljard jaar na de oerknal – ligt de expansiesnelheidveel hoger, namelijk op 73 kilometer per seconde per megaparsec. Een megaparsec is ruwweg drie miljoen lichtjaar.
°
Hoe de Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) te werk gaat. Licht van quasars wordt deels geabsorbeerd door intergalactisch gas. Wetenschappers weten waar deze gaswolken zich bevinden en hoe groot ze zijn. Hierdoor kunnen zij ontrafelen hoe snel sterrenstelsels in het jonge universum uit elkaar dreven.
Veel mogelijkheden
Dankzij het werk van de onderzoekers kan de Hubbleconstante nog beter bepaald worden. Daarnaast leren astronomen nu meer over donkere energie en wat de vorm van het heelal is. Mogelijk is het heelal veel platter dan wij denken!
Bronmateriaal:
“BOSS Quasars Track the Expanding Universe – the Most Precise Measurement Yet” – Berkeley
ANDROMEDA
Het is een algemene regel dat sterrenstelsels in het heelal uit elkaar drijven. De onderlinge afstand wordt dus steeds groter. Er zijn echter altijd uitzonderingen. Een goed voorbeeld is het Andromedastelsel. Dit buurstelsel beweegt zich juist naar ons toe en zal in de toekomst botsen met het Melkwegstelsel
http://www.scientias.nl/melkweg-zeker-op-ramkoers-met-andromedanevel/64830
°
http://www.scientias.nl/wetenschappers-creeren-eerste-realistische-virtuele-universum/100824
http://www.zie.nl/video/wetenschap/Wetenschappers-tonen-simulatie-van-ontstaan-heelal/5p8zsyjffi5e
Universum had eigenlijk amper één seconde moeten bestaan
Nieuw onderzoek toont aan dat het universum vrijwel direct na het ontstaan weer zou moeten zijn ingestort. Onderzoekers trekken die conclusie nadat ze onderzoeken naar het Higgs-deeltje combineerden met recent bewijs voor de oerknal.
Ongeveer 13,8 miljard jaar geleden vond de oerknal plaats. Onderzoekers vermoeden dat het universum zich vrijwel direct daarna begon uit te breiden (dat wordt ook wel kosmische inflatie genoemd). In maart kondigden onderzoekers aan voor het eerst direct bewijs te hebben gevonden voor die exponentiële uitbreiding. De resultaten van het onderzoek – dat wereldnieuws was – zijn echter omstreden en worden lang niet door elke onderzoeker omarmd.
Stabiliteit van het universum
In een nieuwe studie besloten Britse kosmologen te kijken wat deze omstreden onderzoeksresultaten betekenen voor de stabiliteit van het universum. Om dat te doen combineerden ze de resultaten met onderzoeksgegevens omtrent het in juli 2012 ontdekte Higgs-deeltje. Onderzoekers hebben inmiddels aangetoond dat ons universum zich in een vallei van het zogenoemde ‘Higgs-veld’ bevindt (zie hiernaast) en deze beschrijft de manier waarop andere deeltjes aan hun massa komen. Maar de vallei waarin ons universum zich bevindt, is niet de enige vallei. Er is er nog eentje. Deze is veel dieper, maar een grote energiebarrière voorkomt dat ons universum in deze vallei kukelt (zie ook de afbeelding hiernaast).
Schoppen
Het probleem met het onderzoek dat in maart met veel bombarie werd aangekondigd, is dat de resultaten erop wijzen dat het universum tijdens de periode van kosmische inflatie grote ‘schoppen’ kreeg, waardoor het binnen een fractie van een seconde in de tweede, diepere vallei van het Higgs-veld zou zijn beland. Als dat gebeurd zou zijn, zou het universum snel zijn ingestort. “Als dat gebeurt zou zijn, zouden we daar nu niet over discussiëren,” concludeert onderzoeker Robert Hogan.
Als het Higgs-deeltje bestaat en de waarnemingen die onderzoekers in maart van dit jaar deden, kloppen, zou het universum dus helemaal niet meer bestaan. Daarmee lijkt dit onderzoek de omstreden studie die in maart werd gepresenteerd onderuit te halen. Maar het is nog niet bewezen dat die resultaten niet kloppen, zo benadrukt Hogan. Zo kan niet worden uitgesloten dat de onderzoekers het in maart bij het juiste eind hadden en andere – onbekende – processen aan de gang zijn die voorkomen dat het universum instort.
CERN vindt nieuw deeltje dat sterk op Higgs lijktMeerdere experimenten hebben bewijs gevonden voor de aanwezigheid van een deeltje dat dezelfde massa heeft die we van…
Hebbes? Het Higgs-deeltje lijkt gevonden!In juli vorig jaar maakten onderzoekers bekend dat ze een deeltje ontdekt hadden dat wel heel sterk op…“Should the Higgs boson have caused our Universe to collapse?” – Ras.org.uk
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Hubble (ESA / NASA).
_
UPDATES :
‘Echo’s van de oerknal’ zijn bij nader inzien mist.
In maart kwam een team onderzoekers van een telescoop op Antarctica (BICEP-2) met spectaculair nieuws: ze hadden directe echo’s van de oerknal waargenomen.
Al snel gingen stemmen op die zeiden dat die vermeende echo’s ook veroorzaakt konden zijn door ordinair stof in ons Melkwegstelsel. Die twijfel is nu vrijwel zekerheid: onderzoekers van de ruimtetelescoop Planck publiceren vandaag een artikel waarin ze het BICEP-resultaat naar de prullenbak verwijzen. Voor het BICEP-team is dit extra pijnlijk, omdat die voortijdig met Planck-data aan de haal waren gegaan om hun claim te kunnen doen.
de planck telescoop
Bewijs voor versnelde oerknal nu echt van tafel
De Bicep2-radiotelescoop op de Zuidpool. © reuters.
Het team van Amerikaanse astronomen dat dit voorjaar spectaculaire eerste waarnemingen vanaf de zuidpool van de versnellende oerknal presenteerde, heeft voor zijn beurt gesproken. Wat ze voor veelzeggende kreukels in de oerknal hielden, is niet te onderscheiden van stof in de Melkweg.
Inflatie is zo heftig, dat ruimte en tijd zelf rimpelingen vertonen. Die zijn in theorie nog steeds te zien aan de manier waarop de achtergrondstraling verdraaid is, de zogeheten B-modepolarisatie.
Lees ook
“Bewijs voor kosmische inflatie”
Dit voorjaar meldde het team van de Bicep2-radiotelescoop op de Zuidpool dat het die verdraaiingen op een stukje hemel had gevonden. Dat zou het rechtstreekse bewijs voor kosmische inflatie zijn. Kosmologen vierden het nieuws met champagne.
Het spectaculaire resultaat werd kort daarna echter al in twijfel getrokken, omdat experts meenden dat de Amerikanen het signaal van stof in hun analyses waren vergeten. Daarna was het wachten op het team van Planck, dat nu concludeert dat de claims van Bicep2 onhoudbaar zijn. Het stofsignaal, stellen ze vast, is niet te verwaarlozen en zelfs even sterk als wat Bicep2 voor oerknalrimpels hield.
De Groningse kosmoloog Diederik Roest noemt de Planck-resultaten overtuigend.
“Dit wil niet helemaal zeggen dat Bicep2 niets van vlak na de oerknal ziet, maar wat er na aftrek van stof overblijft, is binnen de foutenmarges niet veel.”
De teams van Planck en Bicep2 zeggen nu samen nog beter te gaan uitzoeken wat er eventueel nog wel uit de waarnemingen is af te leiden over kosmische inflatie. Uit de Planck-metingen is bijvoorbeeld af te leiden welke gebieden aan de hemel weinig stof bevatten, zodat nieuwe metingen op die plaatsen misschien wel bewijzen voor inflatie kunnen leveren.
Baanbrekende oerknalontdekking vergaat mogelijk tot stof
Het was in maart wereldnieuws: wetenschappers hadden sporen van zwaartekrachtsgolven – de naweeën van de oerknal – ontdekt en dus direct bewijs gevonden voor de oerknaltheorie. Maar een nieuw onderzoek trekt de studie in twijfel: zijn de sporen wel afkomstig van zwaartekrachtsgolven?
Einstein voorspelde in zijn algemene relativiteitstheorie al dat ze moesten bestaan: zwaartekrachtsgolven. Maar onderzoekers hadden ze nog nooit waargenomen. Tot begin dit jaar.
“Dit is echt opwindend,” zo stelde onderzoeker Chao-Lin Kuo toen. “We hebben voor het eerst zwaartekrachtsgolven – oftewel rimpels in de ruimtetijd – in beeld gebracht en een theorie over de totstandkoming van het gehele universum geverifieerd.”
Persen
Wanneer zwaartekrachtsgolven zich voortbewegen dan ‘persen’ ze de ruimte. En daarbij ontstaat een specifiek patroon in de kosmische achtergrondstraling. En dat patroon – dat ervan getuigt dat zwaartekrachtsgolven een voorkeur voor een bepaalde richting hebben – dachten Chao-Lin Kuo en collega’s met behulp van de BICEP2-telescoop gespot te hebben.
Andere bron?
In hun studie sloten de onderzoekers uit dat het waargenomen signaal door iets anders veroorzaakt werd. Maar misschien hebben ze dat iets te snel gedaan, zo stellen wetenschappers nu. Ze analyseerden gegevens van de Planck-satelliet en richtten zich daarbij op een deel van het heelal dat ook Chao-Lin Kuo en collega’s bestudeerden.
“Volgens onze analyse valt het effect van contaminatie (andere bronnen die hetzelfde signaal kunnen hebben gegenereerd, red.) en dan met name gassen die in ons sterrenstelsel aanwezig zijn, niet uit te sluiten,” vertelt onderzoeker Carlo Baccigalupi.
Frequenties
Wanneer Planck de ogen op de hemel richt, dan observeert de satelliet het universum op een groot aantal frequenties (negen banden van 30 tot 857 GHz). BICEP2 bestudeert het universum op slechts één frequentie (150 GHz). Juist omdat de blik van Planck zoveel breder is, denken Baccigalupi en collega’s een goede reden te hebben om te vermoeden dat er wel eens sprake kan zijn van contaminatie en dat het waargenomen signaal helemaal niet veroorzaakt wordt door zwaartekrachtsgolven.
Maar dat kan nu nog niet met zekerheid gesteld worden, zo benadrukt Baccigalupi.
“We zijn een samenwerking met BICEP2 gestart. We vergelijken hun gegevens met de Planck-gegevens (op dezelfde frequentie: 150 GHz).” Uiteindelijk moet zo duidelijkheid ontstaan over wat we nu daadwerkelijk zien. “Het zou kunnen dat inderdaad sprake is van contaminatie, maar – we zijn optimistisch – we kunnen die contaminatie wellicht ook met zekerheid uitsluiten. Op die manier zou Planck een cruciale bijdrage kunnen leveren aan de ontdekking van bewijs voor zwaartekrachtsgolven afkomstig van de oerknal, in de kosmische achtergrondstraling.”
°
Bronmateriaal:
“Gravitational waves according to Planck” – SISSA.it
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door ESA.
°
°
Samenwerkende cellen Normaal gesproken is er één universele regel voor cellen. En die luidt: iedere cel maakt zijn eigen energie. Dit geldt echter niet voor de nieuw ontdekte bacteriën. Verschillende cellen van de bacterie werken samen voor hun energievoorziening, waardoor er dus elektronen over grote afstand verplaatst worden.
De millenniumman had zijn nesten in bomen. Hij sliep er waarschijnlijk ook in. Hij was zo groot als een chimpansee, maar met langere benen. Als je er een zou zien lopen zou je er geen mens in herkennen. Het waren sociale dieren. Ze vormden dus een groep en die was meestal multi-male, multi-female. Ze kenden ook geen stenen voorwerpen (dat verscheen pas 2.500.000 jaar geleden. Het was een bosdier dat veel water nodig had om te overleven. Hij had sterke bovenarmen en vingerkootjes die gekromd waren è voor de grip op takken. En in deze periode was hij de prooi niet het roofdier. Maar er moest een dringender reden zijn om op 2 benen te gaan lopen. Marc Raibert, expert op het vlak van robotica zegt dat het maken van een robot met 2 benen makkelijker is dan een met 4 benen, de onderlinge coördinatie is minder ingewikkeld en er zijn minder onderdelen nodig. Voor een dier/mens ligt dat anders. Op 2 benen kon je je gemakkelijk voorbewegen dan op 4. Je bent ook wendbaarder en het belangrijkste: ‘het’ heeft zijn handen vrij. Alleen creëer je met bipedalisme (2-voetigheid) een groot probleem; het evenwicht. Het kon een aap zijn evenwicht leren houden. Ook hiervoor is een tamelijk voor de hand liggende verklaring. Het komt door een verandering in de natuur van Kenia in het laat-mioceen. Toen moest het dichte bos plaats maken voor grote, open savanne met heel veel roofdieren. Maar volgens Robin Crompton (een van de weinige onderzoekers naar het looppatroon van vroege mensen) is bipedalisme ontstaan in de bomen. Want daar zijn overal takken om je heen voor als het mocht misgaan. Maar ook apen vallen uit bomen. In de savanne MOESTEN ze op 2 benen lopen, in de bomen KONDEN ze dat doen.
Voelen wat een ander voelt
Brain scan (PET) of a normal control (left), a murderer from a deprived home background (middle), and a murderer from a good home background (right).Prefrontal dysfunction is particularly characteristic of murderers from good home backgrounds. courtesy of Adrian Raine
Brain scan (PET) of a normal control (left) and a murderer (right), illustrating the lack of activation in the prefrontal cortex in the murderer. The figures are a transverse (horizontal) slice through the brain, so you are looking down on the brain. The prefrontal region is at the top of the figure, and the occipital cortex (the back part of the brain controlling vision) is at the bottom.Warm colors (e.g., red and yellow) indicate areas of high brain activation; cold colors (e.g. blue and green) indicate low activation. courtesy of Adrian Raine
Wat betreft de bombardeerkever circuleren er een aantal onjuistheden rond in de creationistische gemeenschap hierover. In de eerste plaats vindt er helemaal geen explosie plaats, maar gewoon een relatief snelle reactie waarbij temperaturen van rond het kookpunt worden geproduceerd. In de tweede plaats vindt de vermeende explosie niet pas buiten het lichaam plaats, maar de kokende reactie is nu juist de oorzaak ervan dat de substantie met grote kracht uit het achterlijf gespoten wordt.
Bezoek de website van het 
Witte muisjes in een kooi Bron: Canadian Council on Animal Care, 
De chimpansee verzamelt de stenen terwijl hij kalm is. 
Een gracht scheidt Santino van zijn publiek. 
Enkele stenen die de woeste Santino naar de bezoekers gooide. 
De voorraad ligt al klaar: nu de bezoekers nog °
( Een cichlide )
Zelfbeeld hebben, dus begrip van de omgeving, betekent ook communicatie. De huisdierenliefhebber zal weten dat katten, honden of vogels met elkaar ‘praten’. Het gaat natuurlijk om (voor ons) onverstaanbare klanken, maar dat maakt het niet minder een taal. Daar houdt het echter niet bij op. Wat dacht u van een olifant die 
( De truckende Keniaanse olifant ) °
This pipistrelle bat has had its head pecked open by a great tit (Image: Péter Estók) VIDEO 
Men kan het hersenvolume van het dier uitdrukken in verhouding tot het lichaamsgewicht. Maar dit is ook niet echt een goede manier.
De papegaai hierboven is uitstekend in staat om andere papegaaien na te apen. En wetenschappers denken nu eindelijk te weten waarom de papegaai dat zo goed kan. De ander imiteren is voor de papegaaien een manier om te laten weten dat hij een conversatie met die ander wil beginnen. Dat schrijven onderzoekers van de universiteit van Kopenhagen in het blad 
Na de mens en mensapen mogen nu ook de papegaaien zich in het rijtje der redenerende soorten scharen. Want de vogels doen aan logica! Wetenschappers verzamelden zeven grijze roodstaarten – Psittacus erithacus – en verzekerden zich ervan dat de vogels geen voorkeur hadden voor één van de twee etenswaren die ze voorgeschoteld kregen: zaden of walnoten. Vervolgens kon het experiment van start gaan. Experiment Elke papegaai was er getuige van hoe een onderzoeker een walnoot onder een kopje legde. Een zaadje verdween onder een ander kopje. Vervolgens werd er een scherm voor de kopjes gezet en haalde de onderzoeker één van de lekkernijen weg. Hij liet deze lekkernij daarna even aan de papegaai zien. Goed Het scherm werd weer omhooggetild en het was nu afwachten of de papegaai wist welke lekkernij nog over was en onder welk kopje deze zich zou bevinden. Slechts één van de papegaaien bleek hiertoe in staat: ze had het in 23 van de 30 experimenten goed. Indrukwekkend En dat is indrukwekkend. “Totnogtoe hadden alleen grote apen deze opdracht onder de knie,” legt onderzoeker Sandra Mikolasch uit. Ook in die experimenten konden overigens niet alle apen het vraagstuk oplossen: er ware er maar enkele die daartoe in staat waren. “Dus nu weten we dat enkele grijze roodstaart(en) in staat zijn om te beredeneren waarom één mogelijkheid aannemelijker is dan de andere.” De papegaaien die dat niet konden, kozen meer onwillekeurig en hadden blijkbaar niet in de gaten hoe het precies zat. Toen de onderzoekers het experiment echter vereenvoudigden (het scherm werd hierbij weggelaten) konden ook deze papegaaien de opdracht succesvol uitvoeren. Bovenstaande foto is gemaakt door grendelkhan (cc via Flickr.com). Bronmateriaal: “
Wetenschappers hebben in een interessant experiment aangetoond dat een papegaai net zo goed in staat is om over oorzaak en gevolg te redeneren als een driejarig kind. De onderzoekers voerden het experiment met zes grijze roodstaartpapegaaien uit. De papegaaien waren tussen de tien en 35 jaar oud, de helft was van het mannelijke geslacht. De papegaaien namen plaats. Voor ze stonden bakjes. In sommige bakjes zat voedsel. De andere bakjes waren leeg. De onderzoekers schudden de bakjes heen en weer. De bakjes met voedsel erin, maakten veel lawaai. Vervolgens zetten de onderzoekers de bakjes weer terug. De vogel kon nu kiezen welk bakje hij wilde benaderen. De papegaai koos in dit geval altijd voor het bakje dat lawaai maakte, opende het en at de beloning op. Schudden Soms pakten de onderzoekers het experiment anders aan. Ze schudden nu alleen met het bakje dat leeg was. Opvallend genoeg beredeneerde de vogel nu dat de beloning dan in het andere bakje moest zitten. En dus koos hij voor het bakje dat de onderzoekers niet hadden aangeraakt. Om er zeker van te zijn dat de papegaai beredeneerde dat de beloning in het andere bakje moest zitten en niet simpelweg het bakje dat geen geluid maakte, vermeed, volgde een derde experiment.
Het komt in Australië steeds vaker voor dat er Engelse woorden uit de bomen klinken. Het zijn wilde vogels die taalles hebben gehad. Steeds meer mensen melden zich bij de Search and Discover Desk van het Australian Museum. De service is er om dieren te identificeren. Maar de laatste tijd komen er wel heel bijzondere verhalen binnen. Mensen melden er dat ze Engelse woorden uit de bomen horen komen. In het museum kunnen ze de rare waarneming inmiddels wel verklaren. Vogels die in gevangenschap hebben leren praten, ontsnappen regelmatig. En wanneer ze het in het wild redden, voegen ze zich vaak bij wilde soortgenoten. En dat levert opvallende resultaten op. “De vogels doen elkaar na,” legt ornitholoog Jaynia Sladek aan het blad 
Wetenschappers hebben ontdekt dat ook Goffins kaketoe – een kaketoesoort die nooit eerder in verband werd gebracht met gereedschappen – in staat is om zelf gereedschappen te vervaardigen en die vervolgens ook heel efficiënt in te zetten. Dat schrijven onderzoekers van de universiteit van Oxford in het blad 
Kaketoes beschikken over zeer veel zelfbeheersing, zo blijkt uit een nieuw onderzoek. De vogels waren in staat om een nootje in hun bek te bewaren en na verloop van tijd terug te geven wanneer ze wisten dat ze in ruil daarvoor een grotere beloning zouden krijgen. Onderzoekers van de universiteit van Wenen boden Goffins kaketoes een lekker nootje aan. Nadat enige tijd verstreken was, konden de kaketoes het nootje teruggeven en ontvingen ze een ander nootje dat ze veel lekkerder vonden. Dat nootje kregen ze echter alleen als het eerste nootje nog helemaal intact was, dus als er nog niet aan geknabbeld was. “Hoewel we als eerste nootje voor de pecannoot kozen, een noot die de vogels heel lekker vinden en die ze onder normale omstandigheden direct zouden opeten, ontdekten we dat alle veertien vogels tot wel tachtig seconden wachtten om het nootje van een hogere kwaliteit – een cashewnoot – in ontvangst te nemen (en de pecannoot terug te geven, red.),” vertelt onderzoeker Isabelle Laumer. 
De opzet van het experiment. De vogel krijgt eerst beide beloningen te zien en mag de beloning in de linkerhand pakken. Het is vervolgens aan de vogel om te beslissen om deze op te eten. Doet deze dat niet, dan mag deze de beloning na verloop van tijd teruggeven en de tweede beloning pakken. Foto: Universiteit van Wenen. Bewuste keuze En het was geen trucje wat de kaketoes aangeleerd was en wat ze eindeloos herhaalden: de kaketoes wisten precies waar ze mee bezig waren. Zo ruilden ze het eerste nootje vaker wanneer ze wisten dat ze daarna een echt lekker nootje kregen. En ze aten het nootje direct op, wanneer ze wisten dat het nootje dat ze in ruil voor het eerste nootje konden krijgen minder lekker was. Dat is te lezen in het blad 
De ongetrainde kaketoe Pipin is er in geslaagd om een ingewikkeld slot open te maken. Dit slot bestaat uit een reeks van vijf verschillende vergrendelingen. Nog nooit eerder is zoiets waargenomen in de dierenwereld. Achter een transparante deur ligt een nootje. Om dit nootje te bereiken moet een kaketoe een slot in vijf stappen ontgrendelen. Het lukt kaketoe Pipin om in een kleine twee uur tijd de juiste volgorde te ontrafelen. Pipin verwijdert eerst een pin, dan een schroef en vervolgens een bout. Dan draait de kaketoe een wieltje negentig graden om uiteindelijk een grendel opzij te schuiven. 
Kaketoe Pipin kraakt het slot door vijf stappen op de juiste manier uit te voeren. In totaal deden er tien ongetrainde kaketoes mee aan het experiment. Pipin was de enige kaketoe die het slot zonder hulp kraakte. Vijf andere vogels lukten het pas na het bekijken van Pipin in actie of na het inspecteren van de losse onderdelen van het slot. De onderzoekers vinden het opzienbarend dat de vogels bereid zijn om zo hard te werken voor slechts één nootje. Ook zien de wetenschappers dat de kaketoes steeds beter worden in het ontgrendelen van sloten, nadat zij al één slot hebben gekraakt. Probleem begrijpen? “We kunnen niet bewijzen dat een kaketoe de fysieke structuur van een probleem begrijpt zoals een mens dat doet, maar uit dit experiment kunnen wel afleiden dat hun gedrag gevoelig is voor zo’n structuur”, concludeert co-auteur Alex Kacelnik van de universiteit van Oxford. Nieuwsgierige vogels “De vogels werken continu aan het verbeteren van hun gedrag”, zegt onderzoeker Auguste von Bayern. “Dit komt waarschijnlijk doordat kaketoes extreem nieuwsgierig zijn en een groot doorzettingsvermogen hebben. Zo verkent een kaketoe zijn omgeving met zijn bek, tong en poten. Een dier dat alleen visueel is ingesteld, zou zo’n slot nooit kunnen kraken.” Bronmateriaal: “
University of Rochester Medical Center
Muizen die menselijke gliacellen in hun brein getransplanteerd krijgen, zijn daarna slimmer dan muizen die het met hun eigen cellen moeten doen. Het wijst erop dat gliacellen een veel belangrijkere rol in ons brein spelen dan gedacht. Gliacellen worden ook wel gezien als de interieurverzorgers van ons brein. Ze verzorgen ( en isoleren )namelijk onze neuronen. Een belangrijke rol. Maar een nieuw onderzoek wijst er nu op dat de gliacellen nog op een andere manier van groot belang zijn voor ons mensen. “Deze studie wijst erop dat gliacellen niet alleen essentieel zijn voor het doorgeven van neurale signalen, maar suggereert ook dat de ontwikkeling van de menselijke cognitie de evolutie van uniek menselijke glia-vormen en -functies reflecteert,” stelt onderzoeker Steven Goldman. Met andere woorden: de onderzoekers denken dat menselijke gliacellen unieke functionele voordelen hebben waar wij mensen wel maar andere diersoorten niet, van profiteren. Experiment Om te achterhalen of dat echt het geval was, besloten onderzoekers menselijke gliacellen in het brein van muizen te transplanteren. Ze verzamelden menselijke cellen waar later astrocyten – een bepaalde gliacel – uit voortkomen. Die cellen transplanteerden ze in het brein van pasgeboren muizen. De muizen groeiden op en de menselijke cellen ontwikkelden zich tot astrocyten. Deze astrocyten gingen de concurrentie aan met de gliacellen van de muizen zelf en wonnen. Ondertussen bleef het bestaande neurale netwerk in het brein van de muizen gewoon intact. “De menselijke gliacellen namen eigenlijk alles over, zodat uiteindelijk een groot deel van de astrocyten in de muis van menselijke origine waren en zich gedroegen en ontwikkelden zoals ze dat ook in het brein van een mens zouden doen,” legt Goldman uit.
![[image]](https://i0.wp.com/img.photobucket.com/albums/v478/Dwaggie67/Dinosaurs/OMB%20Pics/Bagaceratops.jpg "[image]")
.
Apparition des Dromaeosauridés remise en question
Recente reacties