maandag 30 maart 2009

Over donkere materie en donkere energie

Scientific American publiceert zijn edities altijd een halve maand op voorhand. Het aprilnummer is dus al uit.
Ik lees daarin een merkwaardig artikel.
Het artikel,van de hand van Timothy Clifton en Pedro G. Ferreira, stelt de vraag of de donkere materie en de donkere energie, waar astronomen de laatste jaren de mond van vol hebben, wel bestaan. Volgens de auteurs kunnen de vreemde waarnemingen die aan de basis lagen van de hypothese van het bestaan van donkere materie en donkere energie, op een andere manier verklaard worden, namelijk door aan te nemen dat het uitdijende heelal, niet gelijkmatig in alle richtingen uitdijt. M.a.w dat het heelal geen bolvormige structuur heeft.


Klik op onderstaand beeld om een filmpje te bekijken waarin je al kan kennismaken met de grote lijnen van hun theorie.


Ik hou jullie meer details over hun bewijsvoering voorlopig te goed, omdat ik het eerst even wil hebben over die fameuze donkere materie en de donkere energie.
Wat is dat eigenlijk allemaal?

Volgens de geldende opvattingen is het heelal 13,7 miljard jaar geleden ontstaan uit de Oerknal, de Big Bang.
Dit was de onbeschrijflijke explosie van alle samengebalde energie.
Deze theorie is afkomstig van onze in 1966 overleden landgenoot prof. Georges Lemaître, befaamd astronoom en priester.
Lemaître kwam tot die hypothese voornamelijk op basis van de waarneming dat het heelal steeds verder uitzet. Het moest dus in oorsprong vanuit een centraal punt vertrokken zijn.
Uit de oerenergie ontstonden eerst elementaire deeltjes, die zich gingen groeperen tot atomen. Atomen gingen zich dan verder groeperen en er ontstonden sterren. Sterren gingen zich groeperen in melkwegstelsels en melkwegstelsels groepeerden zich in samenbewegende groepen die men clusters noemt.
Door de stijgende omzetting van energie in massa, begon ook zwaartekrachtwerking tussen die massa's toe te nemen in het heelal.

Die zwaartekrachtwerking is o.a. verantwoordelijk voor de rotatie van melkwegstelsels rondom hun centrum of van clusters rond hun centraal punt.
Isaac Newton heeft ons in de 18de eeuw al de wet geschonken die een verband legt tussen de snelheid v waarmee een massa m rond een een centrum draait en de afstand r tot het centrum.

N1In deze formule is G de zogenaamde gravitatieconstante. De waarde ervan werd ook al in de 18de eeuw door Cavendisch bepaald.

Je moet nu van mij aannemen dat astronomen de snelheid v kunnen meten waarmee b.v. de uiterste objecten (sterren) van een melkwegstelsel rond het centrum draaien . Ze kunnen ook de straal r van het melkwegstelsel bepalen. En dan kan met bovenstaande formule de massa m van zo'n melkwegstelsel berekend worden.
En daar begon de miserie!
De massa die men zo berekende was vele keren groter dan de massa die men berekende uit metingen van de energie die door het melkwegstelsel werd uitgestraald! Die energie wordt uitgestraald onder de vorm van zichtbaar licht, infrarood, ultraviolet en alle andere soorten elektromagnetische straling. De formule die voor die massaberekening gebruikt wordt is:

LHierin is L de totale hoeveelheid uitgestraalde energie per seconde.

Er moest dus in melkwegstelsels, in clusters, overal in het heelal, meer massa aanwezig zijn dan die welke men kon zien. Er moest dus onzichtbare materie, donkere materie in het heelal aanwezig zijn!

De zwaartekrachtwerking tussen de melkwegstelsels en de clusters zou er ook moeten voor zorgen dat de uitdijing van het heelal vertraagt.
Maar uit waarnemingen blijkt nu dat de uitdijing versnelt! Er moet dus in het heelal een energie aanwezig zijn die de zwaartekrachtwerking tegenwerkt. Naar analogie met de donkere materie, noemt men deze energie: donkere energie. Om de waarnemingen te kunnen verklaren moet men zelfs aannemen dat de donkere energie in het heelal 70% van alle energie uitmaakt.

Over wat die donkere materie precies is, zijn er al theorieën ontwikkeld.
De ene theorie stelt dat die donkere materie zou opgebouwd zijn uit een bijzondere soort elementaire deeltjes, de zogenaamde WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles).
De andere theorie veronderstelt dat de donkere materie, de materie is van massale objecten zoals enorme zwarte gaten. Men noemt deze massale objecten met een verzamelnaam MACHOs (Massive Astrophysical Compact Halo Objects)
De aanhangers van beide theorieën zijn nu koortsachtig op zoek naar bewijzen voor hun gelijk.

Wat de donkere energie betreft tast men nog helemaal in het donker. En dat is in dit geval echt letterlijk te nemen.

Maar als Clifton en Perreira zouden gelijk hebben, hebben we die veronderstellingen van het bestaan van donkere materie en donkere energie niet eens nodig.
Het is dus misschien de moeite waard om eens nader te bekijken wat deze astronomen daar dan wel voor in de plaats stellen.
Maar dat is materie voor een later blogbericht. En dat wordt dan heldere materie hoop ik.

Geen opmerkingen:

Een reactie posten