‘Donkere materie bestaat uit zwarte gaten’

Share Button

Volgens een controversiële nieuwe theorie is de missende materie in het universum opgesloten in onafzienbare aantallen kleine zwarte gaten. Zijn zwarte gaten de regel in plaats van een bizarre uitzondering?

Donkere materie is een lastig probleem dat de astronomie al vele jaren plaagt. Van alle massa die zwaartekrachtseffecten opwekt kunnen we maar een paar procent herleiden tot gaswolken, sterren en planeten. De rest is onzichtbaar, maar oefent wel zwaartekracht uit. Er zijn al veel theorieën bedacht om deze donkere materie te verklaren, variërend van nog niet waargenomen zware deeltjes die behalve door de zwaartekracht nergens mee reageren, tot afwijkingen in de zwaartekrachtswetten.

Volgens sommige theorieën bestaat donkere materie uit zwarte gaten die zijn ontstaan vlak na de oerknal. Of misschien wel eerder...

Volgens sommige theorieën bestaat donkere materie uit zwarte gaten die zijn ontstaan vlak na de oerknal. Of misschien wel eerder...

Misschien deugen beide verklaringen niet. Astronoom Mike Hawkins van het Royal Observatory in het Schotse Edinburgh, denkt dit. Hij gelooft dat wat we donkere materie noemen, in werkelijkheid bestaat uit enorme aantallen zwarte gaten die vlak na de Big Bang zijn ontstaan. De clai is controversieel. Toch gelooft Hawkins dat hij in de loop der jaren voldoende bewijs heeft verzameld om deze claim hard te maken. Als hij gelijk heeft, ziet het heelal er radicaal anders uit dan tot nu toe gedacht. Zwarte gaten komen dan namelijk veel meer voor dan tot nu toegedacht. Ze maken dan zelfs viervijfde van alle materie uit.

Hawkins kwam op zijn ideeën in 1975, toen hij gedurende vele nachten een deel van de zuidelijke sterrenhemel waarnam. Hij gebruikte hiervoor de Engelse Schmidt telescoop in het Australische Siding Springs. Na vijf jaar vond hij naast de sterren die hij zocht, iets onverwachts: duizenden objecten die extreem langzaam helderder en dan zwakker werden. Dit bleken achteraf quasars te zijn: de extreem actieve kernen van jonge melkwegstelsels aan de rand van het (voor ons) waarneembare universum.

Met deze quasars was wat vreemds aan de hand. Het is welbekend dat zwarte gaten van miljoenen zonsmassa’s opvlammen als er materie in valt. Omdat dit onregelmatig verloopt, varieert hun licht, bijvoorbeeld als een ster of groepje sterren wordt opgeslokt.  Dit soort effecten laat quasars opflakkeren in een paar dagen,  niet in jaren of decennia, zoals Hawkins waarnam. Volgens hem is de meest zinnige verklaring microlensing: een onzichtbaar, extreem zwaar object passeert voor de quasar langs en versterkt of verzwakt het licht juist. Zijn berekeningen wijzen uit dat dit in principe kan, als de hemellichamen die voor de quasars langs bewegen ongeveer de massa hebben van de zon. Wat kunnen deze enorme, microlenseffect opwekkende hemellichamen zijn?

Sterren, zou je op het eerste gezicht zeggen, maar de omstandigheden vlak na de Big Bang maken dit zeer onwaarschijnlijk. Uit berekeningen volgt dat er maximaal twee keer zoveel baryonen, ‘zware deeltjes’ zijn als we in de zichtbare materie, zoals sterren en melkwegstelsels, kunnen waarnemen. Kortom: zijn deze zware objecten inderdaad verantwoordelijk voor de versterking en verzwakking van het quasarlicht, dan kunnen ze niet uit materie zoals wij die kennen bestaan. We zien het effect namelijk bij elke quasar. Er is domweg niet voldoende materie in het heelal om dit te verklaren. De objecten moeten dus uit donkere materie bestaan. Zwarte gaten zijn de meest logische kandidaat. Volgens sommige kosmologische theorieën zijn deze ontstaan toen sommige quarks – de bouwstenen van protonen en neutronen – niet deeltjes vormden, maar quarksterren die later door hun hoge dichtheid in zwarte gaten veranderden.

De helderheid van de vier reflecties van het Einsteinkruis wisselt onafhankelijk van elkaar.

De helderheid van de vier reflecties van het Einsteinkruis wisselt onafhankelijk van elkaar.

Het is overigens de vraag of er veel zwarte gaten zijn. De MACHO Collaboration, een team dat op zoek is naar zware donkere objecten, nam drie miljoen sterren waar in de Kleine en Grote Magellaanse Wolken (twee dwergstelsels die op dit moment door de Melkweg op worden geslokt). Als zwarte gaten verantwoordelijk zijn voor donkere materie, moeten er heel veel zijn in en rond de Melkweg. Donkere materie vormt namelijk en soort bolvormige halo rond de Melkweg. Er werden echter slechts zeventien microlensing gebeurtenissen waargenomen. Voorlopige conclusie: slechts twintig procent, misschien zelfs nog wel minder, van de dnkere materie wordt door zware objecten verklaard.

Hawkins is het daar niet mee eens. Hij denkt dat de halo een andere structuur heeft en vraagt zich af hoe efficiënt microlensing effecten werden waargenomen.  Hij heeft nog meer argumenten. De variaties in quasarlicht blijken namelijk niet samen te hangen. Verschillende quasars vertonen heel ander gedrag. Ook blijken de lichtsterktes van delen van een Einsteinring – een door een andere zwaartekrachtlens vervormde quasar of andere lichtbron – onafhankelijk van elkaar te variëren. Als de quasar zelf knippert, is dat onwaarschijnlijk. Een ander argument: zowel quasars ver weg als quasars vlakbij knipperen even snel. Dit kan in feite niet. Quasars ver weg moeten door de Einsteiniaanse tijdsvertraging veel langzamer knipperen. Conclusie: objecten relatief dichtbij moeten verantwoordelijk zijn voor het knipperen, aldus Hawkins.

Zoals een echt goede wetenschappelijke theorie betaamt, is Hawkins model falsifieerbaar. Als donkere materie-deeltjes werkelijk worden aangetoond (en het Italiaanse DAMA experiment onder de granietberg Gran Sasso, alsmede het Amerikaanse CoGent experiment, lijkt daarop te wijzen) heeft Hawkins ongelijk.  Voorlopig zijn de meeste natuurkundigen nog niet overtuigd dat deze twee experimenten iets hebben aangetoond. Wat Hawkins werkelijk nodig heeft is een daadwerkelijke waarneming van een zwart gat. Volgens de berekeningen moeten ze zich op ongeveer veertig lichtjaar afstand van elkaar bevinden. Zwarte gaten van een zonsmassa zijn ook extreem klein – ongeveer drie kilometer in doorsnede – dus uiterst lastig te vinden op die afstand. Daarom wil Hawkins dat de Macho Collaboration wordt voortgezet zodat er meer microlensing gebeurtenissen worden gevonden.

Het kan ook zo zijn dat die zwarte gaten uit een eerder universum afkomstig zijn, d.w.z. ouder zijn dan de Big Bang, zoals sommige theoretici denken. In dat geval is donkere materie uit een eerder heelal afkomstig.

Bronnen
1.  Michael R.S. Hawkins, The case for primordial black holes as dark matter, ArXiv (2011)

Share Button

Germen

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

Dit vind je misschien ook interessant:

16 reacties

  1. Alfa schreef:

    Het is in een multiversum volgens mijn model althans, onontkoombaar dat de materialen uit eerdere universa, vermeng raken met recentere versies. En ik geloof dat alleen zware massa’s uit een eerder universum, de enorme klap van zo’n Big bang event kunnen overleven. Hierover schreef Germen al eerder in het artikel ” Sommige zwartegaten ouder dan de Big Bang ” Van 3 mei 2011. een zeer intrigerend artikel, waar menig geïnteresseerde van snoept. En dan zeggen sommigen nog, dat wetenschap saai is, ja hoor, als je dom bent wel.

  2. Alfa schreef:

    Ja hoor, het is gelukt, en blauw stond mij altijd al goed, haha.

  3. Pieter schreef:

    Alfa, Ik geloof niet dat het met dom zijn te maken heeft , veel mensen interesseert het gewoon totaal niet. Ik probeer op mijn werk wel eens een appeltje op te gooien maar dat is verspilde tijd ben ik achter gekomen.
    Ik ben zelf een totale leek op dit gebied ,en ik moet sommige artikelen meerdere malen herlezen om het te begrijpen maar mijn fascinatie voor deze`materie` is grenzeloos.

    • Alfa schreef:

      Ik moet je gelijk geven Pieter, op mijn werk werd ik ook als een buitenbeentje beschouwd, omdat ik mijn mond opendeed. Dacht altijd dat de ideeënbus bedoelt was, voor de ontwikkeling en verbetering van produktieprocessen. Als operator B, kregen mijn uitgewerkte ideeën wel aandacht van de ingenieurs, maar het resultaat was hetzelfde ; niet haalbaar, kost teveel. En een ander kreeg tienduizend gulden, omdat hij een betere manier had gevonden om dozen te stapelen. Hou het maar eenvoudig, het geluk is met de dommen.

  4. Mark Biemans schreef:

    Als je die “tijdsvertraging” die Einstein verzonnen heeft nu eens laat vervallen, hoe ziet dit verhaal er dan uit?
    En “Microlensing” vind ik ook (als fotograaf met name) zo’n twijfelachtige gedachte. Of zitten er spettertjes op de telelens of is het glas niet gemaakt van zuiver materiaal?
    Zou zomaar kunnen toch?
    Waarom “micro” trouwens? Zou eerder “GIGA” moeten heten.

  5. Henk Grimm schreef:

    Aan dit artikel ligt een veronderstelling ten grondslag: het huidige standaardmodel van de evolutie van het heelal is correct (de “big-bang” theorie: http://en.wikipedia.org/wiki/Big_Bang). Deze aanname leidt in het artikel al tot 2 uitgangspunten die betwistbaar zijn. In de eerste plaats het bestaan van andere of vroegere universums (wat houdt dit in godsnaam in als je het niet nader omschrijft) en in de tweede plaats het verwachte verschil in frequentie van het “knipperen” van quasars. Volgens het standaard model bewegen verre sterrenstelsels met een grotere snelheid van ons af dan nabije sterrenstels. Hoe groter de snelheid van materie, hoe trager de tijd (= verandering) voor dit object plaatsvindt.

    Het huidige standaardmodel van de evolutie van het heelal rammelt in ieder geval wiskundig aan alle kanten en de hypothese van Mike Hawkins is dan ook erg speculatief van karakter.

  6. Mark Biemans schreef:

    Even een vraagje: Ik wil een nieuw bericht plaatsen ipv. een reactie. Waar kan ik de knop “nieuw bericht plaatsen” vinden. Bij voorbaat dank.

    • Barry schreef:

      @ Mark Biemans,

      Op deze site kan je niet zomaar nieuwe berichten plaatsen. Je hebt hiervoor 2 mogelijkheden, je kan een stuk indienen bij Germen die het na beoordeling zal plaatsen voor je, natuurlijk met vermelding dat het stuk van jou afkomt of je kan redacteur worden. Dit werkt op dezelfde manier, je dient het stuk in bij Germen, hij beoordeeld het en besluit of je goed genoeg bent of voor verbetering vatbaar om stukken te kunnen plaatsen. Als je artikel voor verbetering vatbaar is dan zal hij dat met je bespreken alvorens het geplaatst wordt.

      • Mark Biemans schreef:

        Merci Barry. Hoe stuur ik iets naar Germen? Ik vind niets op de site. Wordt dat info @ visionair.nl ?

        • Barry schreef:

          @ Mark Biemans,

          Idd, dat is het correcte mailadres, dat adres staat ook vermeld in de huisregels. Het beste lijkt mij om een mailtje te versturen naar Germen zonder artikel erbij met de reden waarvoor je schrijft en dan kan hij het verder met je kortsluiten.

          Ik heb trouwens je site gezien, die bloemendome wat kan ronddraaien is wel heel tof. Is dat een idee van jou?

  7. Mark Biemans schreef:

    Merci, en yes, mijn visie. Daar hoort nog heel veel bij, achter en omheen.

  8. Patrick schreef:

    Hallo allemaal,
    Ik ben Patrick en ik ben geen hoog geleerde of iemand met hoog IQ maar vind heel veel onderwerpen die hier voorbij komen zeer interessant.
    Vooral het universum vind ik boeiend.
    Ik zou graag hulp willen met wat theorieen over zwarte gaten.
    Weet iemand hier van visionair of een bezoeker ervan, waar je zwarte gaten theorien kan overleggen met elkaar.
    Ik zou graag met iemand contact willen die er heel veel van weet!

    Mvg Patrick

    • Julie schreef:

      Hallo Patrick,
      Germen heeft er al veel over geschreven, alle bezoekers kunnen op de artikelen reageren met vragen en antwoorden. Over het zwarte gat vond ik de volgende artikelen:
      – Donkere materie bestaat uit zwarte gaten,
      – Eerste blik op het verborgen centrum van de melkweg,
      – Heeft het heelal extra dimensies? Snaartheorie getest,
      – Hoe onwaarschijnlijk zijn onwaarschijnlijke gebeurtenissen?
      – Vorig universum bestond uit antimaterie,
      – Kannibalisme: Melkweg slokte tien miljoen jaar geleden Melkweg met zwart gat op,
      – Zwarte gaten hebben grootte in vaste stappen,
      – Hoe maak je een zwart gat?
      – Inslag primordiale zwarte gaten in zon waarneembaar,
      – Maken buitenaardsen een wormgat in het centrum van de Melkweg?
      – Superbeschaving leeft van zwarte gaten,
      – Zwarte gaten vormen atomen,
      – Sommige zwarte gaten ouder dan Big Bang,
      – Zwart gat kan waargenomen worden,
      – Planetenstelsel binnen zwart gat mogelijk,
      – Quasisterren vormden eerste zwarte gaten,
      – Leven na de dood in zwarte gat.
      We vinden het universum allemaal heel interessant en we vinden het leuk dat je er bij bent! Op welk artikel wil je reageren? (intypen rechts bovenaan en toets enter.)

  9. Patrick schreef:

    @ Julie,
    Dank je voor de informatie.Ik weet nog niet op welk artikel ik moet reageren. Ik zoek eigenlijk de uitkomst van de som als een zwart gat gewoon een zware massieve bol zou zijn en geen gat dus.Wat ik denk is dat als je er naartoe zou vliegen dat je door zijn zwaartekracht er keihard tegenaan klapt en ondertussen ook inelkaar gedrukt wordt. Als ze zeggen dat licht niet kan ontsnappen aan een zwart gat dan vlieg je er dus met die snelheid tegen aan na die ene horizon. Er blijft niks van je over. Ik geloof niet dat je er doorheen kan en dan in een andere dimensie komt of iets dergelijks. Dat soort dingen willen mensen heel graag horen denk ik zodat zo een gat misschien wat interessanter of mysterieuzer over komt dan hij werkelijk is. Waar ook over gesproken wordt is dat tijd vertraagd als je rond zo’n grote massa zou vliegen. Is er bewijs of uitleg ergens dat je biologische klok dan langzamer tikt? Dat een horloge wijzer langzamer tikt door die massa kan ik wel begrijpen.Ik zal in ieder geval alle artikelen hier lezen en misschien staan er wel antwoorden tussen! Mvg Patrick

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger