Einsteins wraak? Tot nu toe dachten natuurkundigen dat ze het met Newton alleen af konden, maar gravitomagnetisme blijkt donkere materie te kunnen verklaren.
Donkere materie verklaart zwaartekrachtsafwijkingen. Maar…
Het is misschien wel het grootste raadsel in de moderne kosmologie. Het buitenste deel van sterrenstelsels draait veel sneller dan mogelijk is, als we aannemen dat alle lichtgevende waarneembare materie, sterren en gaswolken dus, ook alle materie is. De op dit moment meest gebruikte manier om dit te verklaren is dat er onzichtbare materie bestaat, de donkere materie. Deze vormt een “halo” om sterrenstelsels heen. Omdat de halo met donkere materie niet geconcentreerd is op één punt, “voelt” een ster vlakbij bij de kern van ons Melkwegstelsel, minder zwaartekracht dan ons zonnestelsel, dat grotendeels buiten de halo ligt. Zo verklaar je met het donkere materie model, dat sterrenstelsels zich zo gedragen als ze doen.
Er is alleen een klein probleem. Nog nooit hebben we een spoor aangetroffen van donkere materie, anders dan door de zwaartekrachtwerking. Nu is er een nieuw artikel verschenen van de hand van astrofysicus Georg Otto Ludwig, dat schokgolven door het kosmologische wereldje stuurt. Volgens dit artikel is donkere materie een rekenfout. Ontstaan, omdat we geen rekening houden met gravitomagnetisme. Om precies te zijn, met het Lense-Thirring effect. Doen we dat wél, dan duikt er iets op dat zich precies zo gedraagt als donkere materie.
Wat is gravitomagnetisme?
Als elektrische lading beweegt, wekt het een magnetisch veld op. Dat leren de vier Vergelijkingen van Maxwell, die het elektromagnetisme volledig beschrijven. Maar wat gebeurt er als massa beweegt? Zwaartekracht wijkt op twee punten af van elektromagnetisme. Ten eerste kennen we alleen maar positieve zwaartekracht ‘lading’. Er bestaat nog geen negatieve massa, anders dan op kwantumniveau. Dat is balen. Want die was erg handig geweest voor Alcubierre warp drives. Zonder een warp drive komen we niet veel verder dan het zonnestelsel. En wordt het natuurlijk nooit wat met de Galactische Federatie van Star Trek.
Maar gravitomagnetisme, de zwaartekracht versie van magnetisme, bestaat wel degelijk. Gravitomagnetisme ontstaat als massa beweegt. Dus de aarde wekt gravitomagnetisme op, door rond te draaien. Bij de aarde is dit effect erg zwak. Pas in 2011 is het gelukt het Lense-Thirring effect en het geodetische effect aan te tonen in een satelliet. Geen wonder. Dit effect op aarde is erg zwak. Denk aan 1 op de 30 000 000 000 000 (dertig biljoenste). Dat is om en nabij de massa van een virusdeeltje, vergeleken met een blauwe vinvis. Maar op kosmologische schaal is gravitomagnetisme niet meer te verwaarlozen. Zo blijkt uit de berekening van Ludwig.
Gravitomagnetisme als rem
De enorme schijf van ronddraaiende materie, wekt een gravitomagnetisch veld op. Dit veld werkt, net als magnetisme, de oorzaak van het ontstaan van dit veld, het zwaartekrachtsveld van de Melkweg tegen. Dat veld laat immers de materie ronddraaien. Vooral als de centrifugale “kracht” afneemt, wordt gravitomagnetisme in verhouding belangrijker. En op zeer grote afstand, neemt het belang van gravitomagnetisme in verhouding ook toe. In zijn berekening komt Ludwig op ongeveer de tachtig procent “donkere materie” die we uit eerdere onderzoeken kennen. Is dit de nekslag voor de donkere materie theorie? Of maakt Ludwig ergens een fout?
Bron
G. O. Ludwig, Galactic rotation curve and dark matter according to gravitomagnetism, The European Physical Journal C (2021). DOI: 10.1140/epjc/s10052-021-08967-3