-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.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten