Je leest:

Magneetveld kan donkere materie verraden

Magneetveld kan donkere materie verraden

Auteur: | 7 februari 2008

Volgens sterrenkundigen zit ons heelal vol onzichtbaar, ontastbaar materiaal: donkere materie, alleen op te sporen door zijn massa en zwaartekracht. In vakblad Physical Review Letters oppert natuurkundige Susan Gardner dat donkere materiedeeltjes indirect zichtbaar zijn als ze een magneetveld hebben.

Sterrenkundigen staan al jaren voor een raadsel. Ze zien sterren zo snel rond het centrum van de melkweg en andere sterrenstelsels draaien, dat ze eigenlijk uit de bocht horen te vliegen. Extra zwaartekracht houdt de boel bij elkaar, maar waar komt die vandaan? Om het heelal weer kloppend te krijgen hebben astronomen donkere materie bedacht, een stof die ontastbaar en onzichtbaar door alle andere deeltjes heenglipt en alleen via de zwaartekracht zijn aanwezigheid verraadt. Geen enkel bekend deeltje uit de natuurkunde heeft zulke eigenschappen en dat schreeuwt om een verklaring.

De onzichtbare massa van donkere materie heeft ook invloed op andere zaken dan sterren en planeten. Volgens de Algemene Relativiteitstheorie van Einstein buigt een grote massa namelijk licht om zich heen: de gravitatie-lens. En inderdaad lijken sterrenstelsels licht van nog verder in het heelal sterker te bundelen dan je op basis van het aantal sterren zou verwachten.

Magnetische donkere materie

Donkere materie is voornamelijk voer voor theoreten, want waarnemingen kunnen maar weinig zeggen over onwaarneembaar materiaal. Susan Gardner, theoretisch natuurkundige van de Universiteit van Kentucky, heeft een soort donkere materie bedacht die indirect tóch zichtbaar is. Als donkere materie zoals veel al bekende deeltjes een klein magneetveldje heeft, worden langsreizende lichtgolven daardoor een beetje gedraaid: polarisatie. Licht bestaat namelijk zelf uit kleine magnetische en elektrische golven en een magneetveld van buiten kan de stand van die golven verdraaien.

Onzichtbare materie bedenken om een berekening kloppend te krijgen is volgens sommige wetenschappers slechte wetenschap. Wat als er iets mis is met de zwaartekrachtswet van Newton? Mordehai Milgrom heeft een alternatieve zwaartekrachtswet bedacht. Op kleine afstanden, zoals in het zonnestelsel, doet die hetzelfde als Newton’s formule. Maar op grotere afstanden zwakt de zwaartekracht volgens Milgrom’s Modified Newtonian Dynamics langzamer af dan volgens Newton. Sterren zitten daarom sterker aan hun sterrenstelsel gebonden dan Newton voorspelt. bron: Hubble Space Telescope.

Achtergrondstraling

Volgens Gardner is de polarisatie door magnetische donkere materie onder andere zichtbaar aan de kosmische achtergrondstraling. Dat is overgebleven warmtestraling uit de begintijd van het heelal, maar 380.000 jaar na de Oerknal. Nu, 13 miljard jaar later, golft de kosmische achtergrondstraling nog steeds door het heelal maar is hij extreem afgekoeld tot maar 2,7 graden boven het absolute nulpunt. De straling is met de gevoelige satellieten COBE en WMAP in kaart gebracht en blijkt minieme warmteverschillen te hebben. Die zijn veroorzaakt door dichtheidsverschillen in het vroege heelal; de groeikernen van de huidige sterrenstelsels.

Als Gardner gelijk heeft, zorgt de enorme lading donkere materie in het heelal dat de achtergrondstraling gepolariseerd is. Onderzoeker Bo Feng van de Chinese Academie van Wetenschappen vond in 2006 zo’n signaal in de metingen van de WMAP-satelliet. Probleem is dat ook andere verschijnselen zijn die polarisatie kunnen veroorzaken, zoals straling van sterrenstelsels op de voorgrond. Volgens NASA-onderzoeker Gary Winshaw zou polarisatie door voorgrond-stelsels per frequentie een ander effect hebben; Gardner’s effect heeft daar geen last van. Daarom worden de gegevens nu nauwkeurig uitgepluist op zoek naar de precieze oorzaak van de polarisatie. Wordt ongetwijfeld vervolgd.

Meer over donkere materie

Meer over MOND

Meer over kosmische achtergrondstraling

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 07 februari 2008

NEMO Kennislink Agenda

NEMO Kennislink vertoont op deze plaats normaal gesproken wetenschappelijke activiteiten uit heel Nederland. Door de maatregelen tegen het nieuwe coronavirus zal daarvan een groot gedeelte worden afgelast. Omdat we geen achterhaalde informatie willen verspreiden, laten we voorlopig geen activiteiten zien.
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.