Table of contents

1 Omschrijving 2 Donkere materie en afgeplatte spiraalstelses 3 Eigenschappen van donkere materie 4 Donkere materie en de oerknal 5 Donkere materie en Elleptische sterrenstelsels 6 Alternatieve verklaring voor de gravitatiekrachten in sterrenstelsels 7 Bronvermelding

Omschrijving

Donkere materie en afgeplatte spiraalstelses

In de jaren dertig zagen de astronomen ver verwijderde strerrenstelsels ronddraaien met een snelheid die 10 tot 100 keer hoger lag dan werd verwacht, opdat de sterrenstelsels in hun baan zouden blijven met de gemeten massa van het sterrenstelsel. In het begin hoopte men de ontbrekende massa te ontdekken als men betere telescopen had ontwikkeld. Maar de beter telescopen ontdekten geen extra massa.

Rond 1978 deden de Amerikaanse sterrenkundigen Vera Rubin en Kent Ford snelheidsmetingen op afgeplatte spiraalstelsels, zoals ons eigen melkwegstelsel. De snelheidsmetingen werden uitgevoerd aan wolken waterstofgas, die zichtbaar zijn in de verste buitendelen van het spiraalstelsel, waar vrijwel geen sterlicht geproduceerd wordt. Bij elliptische stelsels kon deze meetmethode niet worden toegepast, omdat hierin vrijwel geen gas voorkomt.

Met de gekende gravitatiewetten werd met de gemeten rotatiesnelheid van de afgepatte stelsels de benodigde massa berekend. De berekende massa was veel groter dan de massa die anwezig was in de zichtbare sterren en gaswolken. De buitengebieden van de spiraalstelsels draaiden sneller rond, dan verwacht met de bekende massa. Er moet dus een sterker zwaartekrachtsveld zijn. Hiervoor werd hypothetisch aangenomen dat er onzichtbare massa aanwezig was in de sterrenstesels, welke donkere materie genoemd werd omdat ze niet zichtbaar is en het bestaan er van niet aangetoond is. Het ontbreken van zwarte massa in Elliptische sterrenstelses enerzijds en een mogelijke alternatieve verklaring van de afwijkende gravitatiewet door een aanpassing van die wet voor verre afstanden, geven aan dat de theorie van de zwarte materie niet de enige mogelijke verklaring is voor de afwijkende rotaiesnelheid van verre afgeplatte sterrenstelsels.

Eigenschappen van donkere materie

Opdat zwarte materie een hypothetishe verklaring zou kunnen zijn voor de bewegingssnelheid van sommige sterrenstelsels, moet die zwrta materie aan volgende eigenschappen voldoen:

• het heeft massa
• het bevindt zich in grote hoeveelheden in bepaalde sterrenstelsels in het heelal
• het is niet zichtbaar, of anderszins detecteerbaar via de elektromagnetische straling die ons op aarde bereikt

Donkere materie en Elleptische sterrenstelsels

In april 2002 presenteerde een Europees team van astronomen verrassend nieuws op de Brits-Ierse National Astronomy Meeting in Dublin: elliptische sterrenstelsels lijken geen donkere materie te bevatten. Deze ontdekking was mogelijk door een nieuwe meettechniek, de Planetaire Nevel Spectograaf waarbij gebruik werd gemaakt van planetaire nevels in plaats van waterstofgas.

Een verklaring voor deze waarneming is er nog niet. Misschien hebben elliptische sterrenstelsels een andere ontstaansgeschiedenis dan spiraalstelsels. Of misschien is de donkere materie verdwenen door de wisselwerking met andere stelsels.

Er is dus nog een dubbel mysterie:

• Wat is de aard van donkere materie in spiraalstelsels?
• Waarom is er geen donkere materie in elliptische stelsels?

Met de graviteittheorie en nieuwe computeranalyses hebben astronomen bepaald waar de donkere materie zich zou moeten bevinden. Er zou zeven maal zoveel donkere materie zijn als zichtbare materie. Dit is slechts een vierde van wat nodig is om de expansie van het universum te stoppen.

Het meest algemene standpunt is dat donkere materie bestaat uit elementaire deeltjes, niet de gangbare elektronen, protonen en neutronen, maar neutrinos, axionen of hypothetische deetjes gekend als zwakke intreactieve massieve deeltjes (Weakly interacting massive particles : WIMPs), of of misschien is het een nog meer exotische vorm van materie, zoals de "neutralino's" (schaduw-deeltje van het neutrino in theorieën met super-symmetrie).

Alternatieve verklaring voor de gravitatiekrachten in sterrenstelsels

Bronvermelding