Gedrag melkwegstelsels niet te verklaren met donkere materie

Share Button

De combinatie van donkere materie, onzichtbare massa die alleen door middel van haar zwaartekracht invloed uitoefent en donkere energie, die de plotseling snelle uitzetting van het heelal moet verklaren, is op dit moment het meest populair om het gedrag van het heelal te verklaren. Gasrijke melkwegstelsels, een type melkwegstelsel met weinig sterren maar veel gaswolken, blijken echter veel beter te beschrijven met de alternatieve zwaartekrachtstheorie MOND. Spannende tijden…

Het fundamentele probleem: waarom draaien de sterren aan de binnenkant van melkwegstelsels niet sneller rond?
Melkwegstelsels gedragen zich vreemd.

Een puzzel van galactisch formaat: waarom draaien de sterren vlak bij het centrum zo langzaam?

Een puzzel van galactisch formaat: waarom draaien de sterren vlak bij het centrum zo langzaam?

Volgens de zwaartekrachtstheorieën van Newton en Einstein moeten sterren die zich vlakbij het centrum van de melkweg bevinden veel sneller rond draaien dan ze in werkelijkheid doen. In het zonnestelsel is dat bijvoorbeeld zo: de binnenplaneet Mercurius beweegt veel sneller in haar baan dan de aarde. Dit blijkt echter niet te kloppen voor melkwegstelsels: buiten de ‘bulge’ blijken de omloopsnelheden van sterren veel minder sterk af te nemen dan voorspeld door Newton en Einstein. Iets moet er dus voor zorgen dat sterren zich zo vreemd gedragen.

Donkere materie?
Volgens donkere-materie aanhangers is dat onzichtbare materie: materie die we niet kunnen waarnemen, behalve door de zwaartekracht. Volgens theorieën hangt er rond elk melkwegstelsel een bolvormige wolk donkere materie. Sterren die ver van de kern afstaan, worden aangetrokken door bijna de hele wolk en draaien dus sneller dan sterren die vlak bij de kern staan (waar de aantrekkingskracht van het grootste deel van de wolk elkaar opheft – als je in het centrum van de aarde zou staan zou je ook niets wegen, dit heet de schilstelling). Donkere materie vliegt door ons heen zonder dat we er wat van kunnen merken. Volgens theorieën zou er vier keer zoveel donkere materie zijn als ‘gewone’ zichtbare materie.  Een belangrijke uitdaging voor de moderne natuurkunde is het vinden van deeltjes die in aanmerking komen om als donkere materie dienst te doen.

Of kloppen onze zwaartekrachtwetten op grote schaal gewoon niet?
Andere kosmologen denken dat het verschijnsel wordt veroorzaakt omdat zwaartekracht zich op zeer grote afstanden anders gedraagt dan door Newton en Einstein voorspeld.

Het reusachtige elliptische melkwegstelsel NGC 1316 is vermoedt men ontstaan doordat gasrijke stelsels met elkaar botsten.

Het reusachtige elliptische melkwegstelsel NGC 1316 is vermoedt men ontstaan doordat gasrijke stelsels met elkaar botsten.

De populairste theorie is MOND, modified newtonian dynamics. MOND voorspelt redelijk nauwkeurig het gedrag van alle typen melkwegstelsels: elliptische stelsels, spiraalstelsels en onregelmatige stelsels. MOND bleek echter niet te kloppen voor nog grotere structuren zoals galactische clusters en superclusters (groepen melkwegstelsels). Ook een botsing van twee melkwegstelsels leverde gedrag op dat niet consistent was met MOND.

Een steuntje in de rug voor MOND is een recente ontdekking van astronoom Stacey McGouch dat MOND het gedrag van gasrijke melkwegstelsels nauwkeuriger verklaart dan welke donkere-materie theorie ook. Gaswolken vormen de kraamkamers van sterren: bevat een melkweg veel gas, dan kunnen zich hierin veel sterren vormen. Het probleem bij eerdere testen van MOND is het gebrek aan meetnauwkeurigheid van stermassa’s in melkwegstelsels. Dit probleem doet zich niet voor bij metingen aan gaswolken. De manier waarop gaswolken tussen sterren licht uitzenden is nauwkeurig bekend, waardoor de massa en rotatiesnelheden van de melkwegstelsels nauwkeurig geschat kunnen worden.
Deze metingen werden bij zevenenveertig gasrijke melkwegstelsels uitgevoerd en inderdaad bleek MOND de waarnemingen het beste te verklaren. Probleem blijft wel dat op zowel kleinere (tot de grootte van het zonnestelsel is MOND maar infinitesimaal weinig afwijkend) als grotere (het gedrag van clusters en superclusters) schaal de bestaande zwaartekrachtstheorieën nauwkeuriger zijn dan MOND. Wat dan de merkwaardige dans van melkwegstelsels wél verklaart? Wie hier het antwoord op weet, kan waarschijnlijk alvast gaan nadenken over wat hij met zijn Nobelprijs gaat doen…

Bron: Physorg/Arxiv

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

You may also like...

10 Responses

  1. Barry zegt:

    Alhoewel ik er geen nobelprijs mee zal winnen heb ik wel een theorie.

    Er is ooit een mens geweest die een klap in een voorwaartse schietstoel met raketaandrijving heeft overleefd met een kracht van 32G. Deze man was een testpiloot en knettergek als hij was klom hij maar zelf in het toestel. Als die testpiloot die schietstoel vol had geladen met stenen dan waren die stenen gewoon gedesintegreerd.

    Mijn theorie over zwaartekracht is heel simpel, uit hoe meer verschillende soorten materie een product of levend organisme bestaat, hoe meer het onder invloed van zwaartekracht zal staan. Hoe meer verschillende soorten materie, des te sterker word het product of levende materie ook. Op grote schaal betekend dit gewoon dat als er een melkwegstelsel is die evenveel verschillende soorten materie heeft als op de aarde dan zullen de zwaartekrachtwetten hetzelfde blijven als op aarde, zijn er in zo´n melkwegstelsel veel minder verschillende soorten materie dan zullen de zwaartekrachtwetten ook veranderen. Ze zullen dus simpelweg moeten uitvinden welke materie zich op welke locatie bevind in die melkwegstelsels. Natuurlijk kunnen ze al veel zien met fotografie maar de exacte samenstelling van gaswolken is nog niet te achterhalen. dat kan alleen als je ter plekke kan meten en monsteren.

    • Germen zegt:

      Wat versta je onder soorten materie?

      • Barry zegt:

        Ik versta onder soorten materie alles waar een mens bijvoorbeeld uit bestaat en niet alleen maar op atomair niveau, van zink, ijzer, koper, cadmium, goud, cilicium….enz. Alles wat zich in ons lichaam bevindt zorgt voor een totaalpakket die onder invloed van zwaartekracht staat. Waarom word een huis door een storm uit elkaar gerukt en een mens niet? Althans, het duurt veel langer bij een mens. Neutrino´s is maar 1 soort materie…voorzover je een spookdeeltje als materie mag beschouwen, en neutrino´s alleen staan totaal niet onder invloed van zwaartekracht. Als je het hebt over deeltjes die kleiner zijn dan een atoom bestaan wij inclusief de hele aardbol maar uit 5 soorten materie. Neutrino´s vallen daar niet onder omdat die zich gedragen als spookdeeltjes. Wat ik dus wou zeggen is dat als je een plek in het universum vind waar evenveel materialen c.q. soorten materie vindt als op de aarde zijn de natuurwetten hetzelfde. Als er een gasbol is die in totaal maar 3 soorten materie heeft zal die gasbol zich totaal anders gedragen als de zwaartekracht op aarde. klinkt dit aannemelijk?

        • Germen zegt:

          Als ik de verschillende generaties deeltjes en antimaterie even buiten beschouwing laat heb je up-quarks, down-quarks, elektronen en neutrino’s. Protonen en neutronen bestaan uit up- en downquarks: twee van de ene soort en een van de andere soort. Protonen en neutronen vormen samen atoomkernen, waar elektronen omheen draaien. Alle vormen van materie (elektronen daargelaten) bestaan uit protonen en neutronen. Mensen, stenen, metaal, lucht, maakt niet uit. En de zwaartekracht werkt hier hetzelfde op.

        • Barry zegt:

          germen,

          Dat klopt, voorzover ik weet zijn het honderden verschillende deeltjes waarvan ze de helft nog niet in een familie van deeltjes hebben kunnen plaatsen. Daarom wou ik zover ook nog niet gaan.Het is ook idd zo dat werkelijk alles op aarde uit dezelfde elementaire deeltjes bestaan. Maar laten we het even allemaal een stuk simpeler bekijken, we hebben het niet meer over de aarde maar over een heel melkwegstelsel die bijvoorbeeld bijna alleen maar uit ijzer bestaat ipv “upquarks“ en “downquarks“ enz. Als er een supernova is ontploft waardoor er miljoenen planeten of planetoides zijn ontstaan en die bestaan vrijwel allemaal uit ijzer en er zouden meerdere supernovas zijn ontploft in het stelsel wat erna is ontstaan die allemaal magnetars zijn geworden dan zou je dus makkelijk tegengestelde natuurkrachten kunnen krijgen in het heelal.Toen Einstein al zijn theorieen schreef wist hij niet eens van het bestaan van magnetars af. Dat is ook logisch, hij was een absoluut genie maar niet alwetend.

  2. Barry zegt:

    Als het zich gaat om het steds sneller uitdijen van het heelal denk ik ook dat er een simpele verklaring is. Je ziet het effect op op kleine schaal op zee gebeuren. In een klein zwembadje kan je het ook al zien. Gooi een steen in een zembad en je krijgt het rimpeleffect, gooi meerdere stenen achter elkaar op dezelfde plaats in het water en de golven zullen elkaar gaan versterken, de snelheid waarme golven zich zullen verplaatsen word dan ook groter. Ik denk dat elke keer als er een supernova ontploft dat het rimpeleffect van de energie die er dan vrijkomt het heelal net weer een klein beetje sneller laat uitdijen. De massa van de stelsels zouden volgens oude theorien het uitdijingseffect moeten vertragen maar massa heeft geen betekenis meer als er geen wrijving is. Massa gaat zich dus gewoon sneller voortbewegen. ik heb in eerdere commentaren ook al aangegeven dat het heel waarschijnlijk is dat er hemellichamen bestaan die zo´n sterk magnetisch veld hebben dat ze de bekende natuurwetten kunnen veranderen. Magnetars kunnen dat. Ik vermoed dat als er meerdere magnetars bij elkaar aanwezig zijn dat ze niet alleen hemellichamen sneller rond kunnen laten tollen maar ook juist hemellichamen volledig tot stilstand kunnen laten komen. Of juist na verloop van tijd zelfs in tegengestelde richting kunne laten draaien. Met hemellichamen bedoel ik niet perse 1 ster, dit kan ook een heel stelsel zijn.

    • Julie zegt:

      Barry,
      Een verklaring kan ook zijn, dat hoe meer naar buiten toe, hoe groter de onderlinge afstanden worden.

      • Barry zegt:

        Julie,

        Uiteindelijk is het ook wel logisch wat je zegt, met jouw verklaring zeg je wat het eind van het verhaal is, niet waarom het heelal versneld uitdijdt.

        Hier op aarde gebeurd op allerlei manieren hetzelfde als in het universum. Schiet met een hagelgeweer van een meter afstand op een deur en je blaast een gat in die deur, doe dit van 15 meter afstand en de hele deur zit vol gaatjes, doe dit van 100 meter afstand en je raakt de deur niet eens meer door de spreiding. het verschil hier op aarde is dat hier massa verschil uitmaakt, in het heelal niet.

  3. Barry zegt:

    Als aanvulling op mijn laatste commentaar, ik denk namelijk dat als een supernova op het punt staat van ontploffen en er is een andere supernova in de buurt dat de ene supernova genoeg kinetische energie heeft om de andere supernova al vanaf de eerste seconde de andere kant op te laten draaien waardoor het hele stelsel wat ontstaat na de onploffing ook meteen de “verkeerde“ kant opdraait. Daarom denk ik ook dat magnetars de oorzaak zijn dat stelsels bijvoorbeeld ook elipsvormig kunnen worden.

  4. Barry zegt:

    Germen,

    Zijn er zwarte gaten bekend met magnetars in de buurt? Een zwart gat stoot 1 keer in de zoveel tijd energie uit als hij overladen raakt. Zou een magnetar nog zwaarder magnetisch opgeladen kunnen raken door zo`n energie uitstoot waardoor de magnetar het hele stelsel afremt?

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

Advertisment ad adsense adlogger