Bestaat donkere materie wel?

Blijft wel opmerkelijk dat sommige wetenschappers theorieën afwijzen puur op autoriteit en zichzelf dan sceptisch noemen. Wat mij betreft is dat simpelweg conservatief. Zeg er dan gewoon niets over.

quote:

Op donderdag 13 april 2017 11:52 schreef Pandarus het volgende:

[..]

Iedereen denkt dat 'donkere materie' bestaat. De vraag is of het ook daadwerkelijk materie is, of wat anders.

Dit inderdaad. 'Donkere materie' is gewoon een placeholder naam voor hetgene wat bepaalde fenomenen veroorzaakt mbt interacties met de zwaartekracht op cosmische schaal. Alleen wordt die term vaak te letterlijk genomen en meteen weggeschoffeld. (Men had wellicht ook het woordje 'materie' niet moeten gebruiken om te het te omschrijven maar goed, het maakt het begrijpelijker voor leken).

Of het nu echt materie is of iets totaal anders zullen we ooit wel ontdekken hopelijk. Er is in elk geval wel iets.

[ Bericht 5% gewijzigd door HexHunter op 28-04-2017 07:02:39 ]

02-08-2017

Verdeling van donkere materie in kaart gebracht



Kaart van de donkere materie, zoals afgeleid uit de gravitationeel vervormde beelden van 26 miljoen sterrenstelsel. De kaart beslaat ongeveer drie procent van de volledige hemel. (Chihway Chang/Kavli Institute & DES collaboration)

Sterrenkundigen hebben een nieuwe gedetailleerde kaart gepresenteerd van de verdeling van de donkere materie in het heelal. De kaart is gebaseerd op waarnemingen die zijn gedaan in het kader van de Dark Energy Survey (DES). Deze ‘hemelverkenning’ loopt al vier jaar, maar voor het samenstellen van de nu gepresenteerde kaart zijn alleen gegevens van het eerste onderzoeksjaar gebruikt.

De Dark Energy Survey heeft tot doel om meer te weten te komen over de mysterieuze donkere energie, die verantwoordelijk wordt gehouden voor de huidige versnellende uitdijing van het heelal. Daartoe moet echter eerst een goed beeld worden verkregen van de precieze verdeling van de kosmische materie. Deze laatste bestaat voor het grootste deel uit (al even mysterieuze) donkere materie, die geen waarneembare straling uitzendt en alleen meetbaar is door de zwaartekrachtsinvloed die zij uitoefent.

Om de verdeling van de donkere materie in kaart te brengen worden met een speciale camera van 4-meter Blanco-telescoop van de Cerro Tololo-sterrenwacht in Chili de posities en vormen van miljoenen verre sterrenstelsels vastgelegd. De beeldjes van die stelsels zijn een klein beetje vervormd door de zwaartekrachtswerking van de (donkere) materie die zich tussen ons en deze stelsels in bevindt. Door deze vervormingen te analyseren, kan de ruimtelijke verdeling van de donkere materie worden vastgesteld.

De nieuwe kaart is ruim tien keer zo omvangrijk als de DES-kaart die in 2015 werd gepresenteerd. Voor het samenstellen ervan zijn de beelden van 26 miljoen verre sterrenstelsels geanalyseerd. De verdeling van de donkere materie zoals die nu is gemeten is in goede overeenstemming met de theorie dat het heelal voor 26 procent uit donkere materie bestaat en voor 70 procent uit donkere energie. Ook lijkt het resultaat sterk op de materieverdeling zoals die is ‘voorspeld’ op basis van de meetresultaten van de Europese satelliet Planck, die de verdeling van de kosmische achtergrondstraling in kaart heeft gebracht. (EE)

(allesoversterrenkunde)

Een kort bedankje voor experimentalfrentalmental, die ons als jaren en in diverse topic voorziet van alle cosmische update, nieuwtjes en curiositeiten. Een shootout voor deze ondergewaardeerde "Neil degrasse Tyson" van Fok.

quote:

Op vrijdag 4 augustus 2017 09:05 schreef Dawnbreaker het volgende:
Een kort bedankje voor experimentalfrentalmental, die ons als jaren en in diverse topic voorziet van alle cosmische update, nieuwtjes en curiositeiten. Een shootout voor deze ondergewaardeerde "Neil degrasse Tyson" van Fok.

haha, teveel lof beste Dawnbreaker
bedankt voor de lieve woorden

quote:

Op vrijdag 4 augustus 2017 09:05 schreef Dawnbreaker het volgende:
Een kort bedankje voor experimentalfrentalmental, die ons als jaren en in diverse topic voorziet van alle cosmische update, nieuwtjes en curiositeiten. Een shootout voor deze ondergewaardeerde "Neil degrasse Tyson" van Fok.

QFT

05-10-2017

De zoektocht naar donkere materie
Zien we ’t niet of bestaat ’t niet?

Alles wat we zien en aanraken is materie. Maar mensen zien daarvan slechts 15 procent. De overige 85 procent is nooit door de mens waargenomen, daarom noemen we het donkere materie. Drie experts gingen tijdens NEMO Kennislink Live met moderator Desiree Hoving in gesprek over hun onderzoek naar donkere materie.


In een serie informatieve discussieavonden op het dak van NEMO Science Museum brengt NEMO Kennislink, in samenwerking met diverse partners, actuele wetenschap en een algemeen publiek bij elkaar om kennis en inzichten te delen. Aansprekende onderwerpen gepresenteerd op een laagdrempelige manier zorgt voor stof tot nadenken en -praten. Bekijk het programma en lees meer over NEMO Kennislink Live op de evenementpagina.

Het is gezellig druk in de Panoramazaal in Science Museum NEMO. Wanneer de aanwezigen gevraagd wordt om een hand op te steken als je denkt dat donkere materie bestaat, doet meer dan de helft dat. Terwijl niemand ooit donkere materie heeft waargenomen. Er zijn natuurlijk ook mensen die het niet zeker weten. “Het is nog niet bewezen”, zegt een man uit het publiek, “maar ik sluit het niet uit, alles is mogelijk.”

Donkere materie is toch wel heel raadselachtig. Het is er waarschijnlijk wel, maar je ziet het niet. Hoe onderzoek je dan zoiets? Dat leggen drie wetenschappers uit tijdens een discussieavond van NEMO Kennislink Live.

Astronomische aanwijzingen

Het is niet zomaar verzonnen, er zijn aanwijzingen voor het bestaan van donkere materie, benadrukken de experts. “Met technologie zien we verschillende onderdelen van het heelal”, vertelt Jacco Vink, astrofysicus aan de Universiteit van Amsterdam. “We kunnen met satellieten en telescopen röntgenstraling, radiostraling, gammastraling en zichtbaar licht in het heelal opmerken. Maar wat we waarnemen, verklaart nog niet alles wat er in het heelal gebeurt. Er moet meer zijn.”


Jacco Vink vertelt over allerlei soorten straling die waarneembaar zijn met verschillende technologieën. We kunnen alleen geen donkere materie waarnemen.

 NEMO Kennislink

Onderzoek uit het verleden toont aan dat er meer materie is dan mensen kunnen zien. Zo onderzocht Fritz Zwicky, fysicus en astronoom, in 1937 hoe het mogelijk is dat sterrenstelsels met duizend kilometer per seconde om elkaar heen vliegen, maar niet van elkaar weg gaan. De reden hiervoor is dat er zwaartekracht aanwezig is, dat afkomstig moet zijn van donkere materie.


Dit is een foto van een cluster van sterrenstelsels, gemaakt door de NASA’s Hubble Space Telescope. De ombuiging van licht is hier duidelijk te zien.

 NASA, ESA, M. Postman (STScI), and the CLASH Team via CC0

Lichtombuiging donkere materie

Een volgende grote stap naar het aantonen van donkere materie kwam van astronome Vera Rubin in de jaren zeventig. Zij onderzocht de sterren aan de rand van sterrenstelsels. Het blijkt dat deze sterren niet langzamer bewegen dan de sterren dicht bij het middelpunt van zo’n stelsel. Ook lijken ze veel sneller te bewegen dan de natuurwetten voorspellen. De aanwezigheid van donkere materie kan dit verklaren.

Deze observaties uit het verleden geven duidelijke aanwijzingen voor donkere materie, vermeldt Vink. Daarbij is er nog een astronomische aanwijzing te benoemen. Sterke zwaartekrachtvelden zoals een sterrenstelsel, ook wel zwaartekrachtlenzen genoemd, buigen door zwaartekracht het licht van een daarachterliggend sterrenstelsel af. Door deze ombuiging van het licht te berekenen, weten we hoeveel materie er moet zijn. En het blijkt dat er meer materie is dan wij mensen kunnen zien.

Kosmologische aanwijzingen

Donkere materie is niet alleen astronomisch aantoonbaar, maar ook kosmologisch. Kosmologie is de wetenschap die de evolutie van het heelal bestudeert en zich vooral bezighoudt met het verleden, de ontwikkelingen en de toekomst van het heelal.

De oerknal en de uitdijing van het heelal worden binnen de kosmologie onderzocht. Jan Pieter van der Schaar, theoretisch fysicus aan de Universiteit van Amsterdam, kijkt naar aanwijzingen voor donkere materie door deze fenomenen te onderzoeken. “De uitdijing van het heelal veronderstelt een heelal dat lang geleden veel dichter, en dus ook heter was. De massa was zo dicht dat er geen sterren konden bestaan, er was zelfs geen licht. Het vroege heelal bestond enkel uit atomen.”


Jan Pieter van der Schaar (rechts) legt aan de hand van de oerknal uit welke aanwijzingen er zijn voor het bestaan van donkere materie.

Het bewijs van de oerknal is kosmische achtergrondstraling, het eerste licht in het heelal. Dit kunnen we nog altijd zien. Van der Schaar vertelt dat dit het bewijs is dat het heelal ‘plat’ is. Maar er is echter veel minder materie in het heelal te zien dan de waardes die bepalen dat het plat is. Om precies te verklaren waarom het heelal plat is heb je vijf keer zoveel donkere materie nodig dan gewone materie, legt Van der Schaar uit.

Opvallend is dat zowel de aanwijzingen van Jacco Vink uit de astronomie, als die van Jan Pieter van der Schaar uit de kosmologie, suggereren dat er ongeveer dezelfde hoeveelheid donkere materie moet zijn. Is dit toeval of niet?

“Maar de kosmologie heeft geen directe verklaring voor wat donkere materie eigenlijk is, voor die vraag moet je bij Patrick zijn”, grapt Van der Schaar.

Mid artist e2 80 99s impression of the expected dark matter distribution around the milky way.ogv

Baanbrekend onderzoek

Patrick Decowski is net terug uit zijn onderzoekslaboratorium in Italië. “De astronomische en kosmologische aanwijzingen voor donkere materie zijn sterk”, zegt Decowski, “Ik wil echter weten waar donkere materie precies uit bestaat.” Decowski is hoogleraar experimentele astrodeeltjesfysica aan de Universiteit van Amsterdam.

Sterrenstelsels hebben een grote wolk van donkere materie om zich heen, legt Decowski uit. We kunnen aannemen dat dit ook bij de Melkweg, ons sterrenstelsel, het geval is. Dit betekent dat er telkens een ‘wind’ van donkere materie door ons heen gaat.

Decowski probeert de donkere materie waar te nemen met het experiment XENON1T. Het onderzoeksteam werkt diep onder een berg, ruim één kilometer onder de grond. In een grote watertank zit het experiment. “Deze maatregelen nemen wij om andere stralingen, zoals kosmische straling, uit te sluiten. Middenin de watertank bevindt vloeibaar xenon. Een zwaar atoom met een grote atoomkern. Daardoor is de kans waarschijnlijk groter dat donkere materie tegen het xenon botst. Doordat donkere materie waarschijnlijk overal doorheen gaat, zal het xenon alleen bewegen door donkere materie. Wanneer een botsing plaats zal vinden kunnen we de donkere materie detecteren.”


Eerste resultaten

Een jonge bezoeker stelt de vraag ‘Hoe weet je of je met die maatregelen niet ook donkere materie uitsluit?’ “Van die vraag lig ik ’s nachts wakker”, zegt Decowski, “We hebben op verschillende manieren de botsing van donkere materie proberen na te bootsen om te testen of we het niet uit sluiten. Maar dit weten we natuurlijk nooit zeker.”

“Inmiddels hebben we acht maanden continu metingen gedaan”, vertelt Decowski, “de resultaten zijn nog niet bekend, omdat we ‘geblindeerd’ onderzoeken. Tijdens het lopende experiment kijken we dus niet of er al resultaten zijn. We zijn al wel begonnen met het analyseren van de metingen, en hopen eind dit jaar met de eerste resultaten te komen.”

Niet alleen in Italië, maar ook in Amsterdam helpen onderzoekers mee aan dit experiment. Er zijn weliswaar geen bergen om een laboratorium onder te bouwen, maar in Amsterdam maken onderzoekers onderdelen voor het experiment. Ook analyseren ze in Amsterdam metingen van experimenten naar donkere materie van over de hele wereld.


Van links naar rechts: Jacco Vink, Jan Pieter van der Schaar en Patrick Decowski beantwoorden interessante vragen uit het publiek.

 NEMO Kennislink

Het publiek heeft veel vragen voor de onderzoekers. “Maar wat als we een donker materiedeeltje vinden?”, wil een aanwezige weten. Decowski stelt dat wanneer hij een deeltje zou vinden, hij verder onderzoek zal doen naar de eigenschappen ervan. “Maar als ik over tien jaar nog steeds niets heb gevonden geef ik het op”, zegt hij.

Ook de vraag wat we er eigenlijk aan dit onderzoek hebben, wordt gesteld. “De onbruikbare kennis van nu is zeer bruikbaar op de lange termijn”, antwoordt Van der Schaar, “De bedenkers van de quantummechanica waren ook niet bezig met toepassingen zoals de smartphone. Toch zou de smartphone er niet zijn geweest zonder die onderzoeken. Wat onderzoekers doen is a priori nergens goed voor, maar misschien wel over honderd jaar.”

(kennislink)

Ah, Jan Pieter van der Schaar, daar heb ik nog wel college van gehad en had dezelfde promotor als ik

Wat ikzelf een interessante hypothese vind, is dat donkere materie bestaat uit voornamelijk "primordial black holes". Sinds het LIGO-signaal, dat boven verwachting sterk was, is er de mogelijkheid dat dit soort zwarte gaten wel eens veel meer aanwezig kunnen zijn dan we aanvankelijk dachten.

http://www.sciencemag.org(...)ter-made-black-holes

Mijn zwarte gat is ook veel groter dan mijn bobbel.

Colliding neutron stars apply kiss of death to theories of gravity
Primary alternative to dark matter can't deal with gravitational waves' speed.

19-12-2017

Mogelijke doorbraak in onderzoek donkere materie


Röntgenopname van het centrum van de Perseus-cluster, gemaakt door het Chandra X-ray Observatory. (NASA/CXO/Oxford University)

Donkere materie kent misschien twee energieniveaus. Door het absorberen en opnieuw uitzenden van röntgenstraling met een energie van 3,5 kilo-elektronvolt (keV) zouden donkere-materiedeeltjes tussen deze twee energieniveaus kunnen 'wisselen'. Als dit idee stand houdt, biedt het nieuwe mogelijkheden voor het onderzoek aan het mysterieuze bestanddeel van de kosmos. Tot nu toe heeft donkere materie zich alleen 'verraden' door zijn zwaartekrachtwerking. De ware aard ervan is nog steeds een raadsel.

Het idee van de twee energieniveaus wordt geopperd in een artikel in Physical Review D. Daarin worden röntgenwaarnemingen beschreven van de Perseus-cluster van sterrenstelsels, verricht door het Amerikaanse Chandra X-ray Observatory. Eerder is al ontdekt dat clusters van sterrenstelsels relatief veel röntgenstraling uitzenden met een energie van 3,5 keV. Die straling kan niet eenvoudig verklaard worden door bekende astrofysische processen; sterrenkundigen hadden daarom al gesuggereerd dat deze 'röntgenemissielijn' iets met donkere materie te maken zou kunnen hebben.

Nieuwe, gedetailleerde waarnemingen van de 'breedbandige' röntgenstraling uit de directe omgeving van het superzware zwarte gat in het centrum van de cluster laten nu echter zien dat er daar juist sprake is van een tekort aan röntgenstraling van deze specifieke energie - een 'absorptielijn'. De vergelijking dringt zich op met heet gas, dat op bepaalde golflengten licht uitzendt, maar op diezelfde golflengten licht absorbeert wanneer het zich tussen een heldere lichtbron en de aarde bevindt.

Als de 3,5 keV-straling echt geassocieerd is met donkere materie, doen de nieuwe waarnemingen vermoeden dat ook donkere materie een 'grondtoestand' en een 'aangeslagen toestand' kent, net zoals dat het geval is voor de atromen in gasmoleculen. De onderzoekers zijn echter nog heel voorzichtig met het trekken van conclusies. (GS)

(allesoversterrenkunde)

06-04-2018

Donkere materie is mogelijk toch niet ‘interactief’


Gecombineerde Hubble/ALMA-opname van het hart van cluster Abell 3827. Op de gekozen golflengten is de cluster bijna doorzichtig en vallen de vervormde beelden van het achtergrondstelsel beter op. (NASA/ESA/ESO/Richard Massey (Durham University))

Nieuwe waarnemingen laten zien dat de geheimzinnige donkere materie toch geen interacties aangaat met andere krachten dan de zwaartekracht. Daarmee is een veelbelovend onderzoeksresultaat uit 2015 ontkracht.

Drie jaar geleden meende een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Richard Massey van Durham University te hebben ontdekt dat een sterrenstelsel in de cluster Abell 3827 min of meer was gescheiden van zijn halo van donkere materie. Dat was verklaarbaar als donkere materie zichzelf zou beīnvloeden middels een andere kracht dan de zwaartekracht.

Op basis van gegevens van recentere waarnemingen komt hetzelfde onderzoeksteam nu echter tot de conclusie dat de donkere materie toch niet van het sterrenstelsel is gescheiden. De meetresultaten zijn in overeenstemming met donkere materie die alleen de kracht van de zwaartekracht voelt.

Bij het nieuwe onderzoek is gebruik gemaakt van de Atacama Large Millimetre Array (ALMA) in het noorden van Chili. Daarbij is ALMA gericht op een verder weg staand sterrenstelsel dat door de zwaartekrachtlenswerking van Abell 3827 is vervormd en meervoudig is afgebeeld. Daarbij zijn concentraties van donkere materie opgespoord die bij het eerdere onderzoek niet waren opgemerkt.

Hoewel de nieuwe resultaten laten zien dat de donkere materie bij zijn sterrenstelsel is gebleven, achten Massey en zijn team het nog steeds mogelijk dat donkere materie interacties aangaat. Om dat te onderzoeken heeft Durham University meegewerkt aan de bouw van de nieuwe SuperBIT-telescoop die met behulp van een reusachtige heliumballon naar de stratosfeer zal opstijgen. Dit instrument moet de donkere materie in honderden clusters van sterrenstelsels in kaart gaan brengen.

De nieuwe resultaten worden vandaag (vrijdag 6 april) gepresenteerd op de European Week of Astronomy and Space Science in Liverpool. Ze zullen ook worden gepubliceerd in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. (EE)

(allesoversterrenkunde)

10-04-2018

Oerknalstraling verraadt filamenten van donkere materie



Sterrenkundigen zijn onzichtbare, langgerekte filamenten van donkere materie in het heelal op het spoor gekomen. Deze slierterige structuren, met afmetingen van honderden miljoenen lichtjaren, vormen het 'steigerwerk' van de groteschaalstructuur van de kosmos: 'gewone', zichtbare materie heeft zich in de loop van de tijd in deze slierten en hun knooppunten opgehoopt, waardoor de huidige verdeling van sterrenstelsels in het heelal een enigszins draderig patroon vertoont - het zogeheten kosmische web

De filamenten van donkere materie verraden hun aanwezigheid doordat ze met hun zwaartekracht minieme verstoringen teweegbrengen in het beeld van de kosmische achtergrondstraling - de 'nagloed' van de oerknal. De astronomen zijn die 'zwakke lenswerking' op het spoor gekomen door gebruik te maken van geavanceerde patroonherkenningsalgoritmen. De resultaten zijn deze week gepubliceerd in Nature Astronomy.

Behalve onderzoek aan de kosmische achtergrondstraling zijn ook metingen aan de verdeling van anderhalf miljoen sterrenstelsels meegenomen in de analyse. Die metingen zijn verzameld door de Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). (GS)

(allesoversterrenkunde)ā

17-07-2018

Standaard-kosmologiemodel ondersteund door laatste data release Planck


De kosmische achtergrondstraling, zoals opgemeten door Planck. (ESA/Planck Collaboration)

Ook de nieuwste, meest complete data release van de Europese ruimtetelescoop Planck, die tussen 2009 en 2013 precisiemetingen heeft verricht aan de kosmische achtergrondstraling, ondersteunt het standaardmodel van de kosmologie, waarin het heelal voor het grootste deel bestaat uit mysterieuze donkere materie en al even raadselachtige donkere energie.

Alle meetgegevens van Planck, zowel aan de temperatuur als aan de polarisatie van de kosmische achtergrondstraling (de 'echo' van de oerknal waarmee het heelal 13,8 miljard jaar geleden ontstond), zijn nu verwerkt en in detail geanalyseerd. De conclusies voor wat betreft de samenstelling en de evolutie van het universum zijn - net als in de vorige, nog enigszins incomplete data release - volledig in overeenstemming met het kosmologische standaardmodel.

Daarmee is overigens bepaald nog geen oplossing gevonden voor het merkwaardige gegeven dat de huidige uitdijingssnelheid van het heelal, zoals bepaald op basis van een extrapolatie van de Planck-data, significant afwijkt van de waarde die gevonden wordt op basis van metingen in het huidige, 'lokale' heelal, onder andere door de ruimtetelescoop Gaia.

Een reeks van 12 wetenschappelijke artikelen waarin alle Planck-data worden beschreven, is gepubliceerd op de website van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. (GS)

(allesoversterrenkunde)

17-07-2018

Britse cryostaat voor Amerikaanse detector donkere materie


De Britse titanium-cryostaat voor de Amerikaanse LUX-Zeplin-detector. (STFC)

Het Britse Rutherford Appleton Laboratory heeft een grote titanium-cryostaat gebouwd en geleverd voor de Amerikaanse LUX-Zeplin-detector (LZ). LZ gaat in een diepe mijn in South Dakota jacht maken op de mysterieuze donkere materie in het heelal, waarvan de ware aard nog steeds niet is opgehelderd.

De cryostaat (een soort overmaatse thermosfles) is gemaakt van ulra-zuiver titanium, weegt 2000 kilogram en houdt het feitelijke LZ-experiment op een temperatuur van 100 graden Celsius onder nul. Er is tweeënhalf jaar aan de cryostaat gewerkt. LUX-Zeplin moet in 2020 operationeel zijn. (GS)

(allesoversterrenkunde)