-Beeld van de ESO telescoop-
-Onzichtbare materie moet volgens de sterrenkundigen wel bestaan, omdat anders zonder die extra zwaartekracht, door de hoge draaisnelheid van sterrenstelsels, deze uit elkaar zouden vliegen-
-”The more the
universe seems comprehensible, the more it also seems pointless”.
-Steven Weinberg-
Donkere materie
wordt het genoemd, een hypothetisch vulsel van het heelal. Het is
niet zichtbaar met onze huidige detectie mogelijkheden. Het heeft
massa en bevindt zich in grote hoeveelheden in alle sterrenstelsels
en is niet te detecteren en kan niet samenklonteren tot een
hemellichaam. Omdat ze niet zichtbaar is via de elektromagnetische
straling die onze aarde bereikt, wordt ze donkere materie genoemd, in
tegenstelling tot de zichtbare materie. Hoe weten we dan dat de
donkere “materie” bestaat in het heelal? Het bestaan hiervan werd
afgeleid uit de waargenomen zwaartekracht werking. Men ontdekte dat
clusters van sterrenstelsels zwaarder zijn dat ze eruit zien. Als de
massa wordt afgeleid uit de gemeten bewegingssnelheden van de
afzonderlijke sterrenstelsels, komen er veel hogere waarden uit. Deze
massa was veel groter dan de massa van de zichtbare sterren en
gaswolken. Met andere woorden: de buitengebieden van de
spiraalstelsels draaien sneller rond dan verwacht werd op grond van
de bekende massa. Dit wordt het melkwegstelsel draaiingsprobleem
genoemd. Er moet dus een sterker zwaartekracht veld zijn. Gegevens
van de rotatiecurves van sterrenstelsels laten zien dat ongeveer 90%
van de massa van een sterrenstelsel onzichtbaar is en alleen door het
effect dat het op de zwaartekracht heeft is het donkere spul van
eminent belang om nader onderzocht te worden. Om een verklaring te
zijn voor de snelheid van sommige sterrenstelsels, moet de donkere
materie voldoen aan de volgende eigenschappen:
-zij heeft massa
-zij bevindt zich in
grote hoeveelheden in alle sterrenstelsels in het heelal.
-zij is niet
zichtbaar of anderszins te detecteren via de elektromagnetische
straling die ons op aarde bereikt.
-zij is diffuus en
gaat niet op de schaal van planetenstelsels klonteren. Er zijn geen
hemellichamen die bestaan uit donkere materie, omdat die lokale
zwaartekrachteffecten zouden hebben.
-elementaire
deeltjes die bestaan uit donkere materie, reageren niet met elkaar.
Er zijn meerdere
hypotheses bedacht omtrent de donkere materie. Een daarvan gaat uit
van de veronderstelling dat donkere materie zou bestaan uit relatief
zware deeltjes, die “zwak interacterende massieve deeltjes”worden
genoemd, of WIMP’s. Een andere hypothese spreekt juist van extreem
lichte deeltjes, die axionen worden genoemd. In deze theoretische
voorstelling zouden de WIMP’s zich gedragen als discrete deeltjes,
terwijl de axionen zich gedragen als golven. Dan zou de donkere
materie wellicht helemaal geen materie zijn. Ook de Amsterdamse
natuurkundige Erik Verlinde publiceerde een geheel nieuwe
theorie(zonder donkere materie), waarin zwaartekracht geen echte
kracht is maar het gevolg van de rangschikking van informatie in een
uitdijend heelal. Met andere woorden: zwaartekracht zou dan een verschijnsel zijn dat ontstaat uit de eigenschappen van de bouwstenen van het heelal. Dit zijn dan niet de atomen en moleculen, maar is abstracte informatie. Dan zou de ruimte niets anders zijn dan een opslagplaats van informatie.
Donkere energie is
een vorm van hypothetische energie in het heelal die er voor zou
zorgen dat er een versnelling optreedt in het uitdijen van het
heelal. Volgens sommige onderzoekers zou de donkere energie zijn
opgeslagen in zwarte gaten. En wel de superzware zwarte gaten die
zich bevinden in het hart van sterrenstelsels. Er zou dan sprake zijn
van een koppeling tussen de groei van zwarte gaten en de mate van
uitdijing van het heelal. De kosmische koppeling genoemd. Deze
uitdijing wordt weer afgeremd door de onderlinge zwaartekrachtwerking
van alle materie in die ruimte. Die afremmende werking was kort na de
oerknal, toen de gemiddelde materiedichtheid in het heelal veel
groter was dan nu, het sterkst. In de loop van de tijd moet die
afremmende werking in kracht zijn afgenomen. Uit studies heeft men
kunnen afleiden dat er nu geen sprake meer is van afremming, maar van
een versnelling. Het heelal dijt nu sneller uit dan een paar miljard
jaar geleden. De verklaring voor dit fenomeen wordt gezocht in de
werking van een mysterieuze vacuümenergie, die als een soort
antizwaartekracht werkt en waardoor de lege ruimte steeds sterker
opzwelt. Metingen van de Europese ruimtetelescoop wijzen uit dat
circa 68 procent van de totale materie/energie inhoud van het heelal
voor rekening komt van deze “donkere energie”. Ongeveer 27
procent van het heelal zou bestaan uit donkere materie. En maar 5
procent bestaat maar uit gewone materie, uit atomen en moleculen en
daarvan is zelfs het grootste deel nog eens te koud en donker om
waargenomen te worden. Wat moet er eigenlijk nog veel ontdekt worden
en wat weten we eigenlijk nog weinig over ons universum. Zijn er
meerdere universums? Is de snelheid van het het licht in het heelal wel
constant? Het heelal is extreem uitgestrekt, zowel in ruimte als in
tijd. De meeste sterren worden door planeten omgeven en er zullen
zeker van al die verschillende planeten een aantal zijn waar net
zoals hier op aarde, aan de voorwaarden voor het ontstaan van leven
kan worden voldaan. Het wetenschappelijk ontsluiten van het
mysterieuze zwarte spul in ons heelal is een van de grootste
uitdagingen die fysici en astronomen de komende jaren als fikse kluif
kunnen bestuderen. Misschien dat ook hier nullen en enen, verpakt in een stukje wiskunde, de bouwstenen zijn van onze gehele werkelijkheid. En is ons universum zeker "Not Pointless".
J.J.van Verre.
Literatuur:
-Het heelal.
Eindelijk duidelijk wat donkere materie is. Scientias.nl. 24 april
2023.
- Wat is donkere
materie en wat is donkere energie? Wetenschapsagenda.nl
-Donkere materie en
donkere energie.www.astronomie.nl
-Donkere energie.
Wikipedia.
-Theorie over
donkere materie opnieuw in twijfelachtig daglicht oor nieuwe
metingen, Govert Schilling, DeMorgen, 20 dec.2016.