21 oktober 2017

Verlindes nieuwe theorie voor het eerst getest met zwaartekrachtlenzen

De zwaartekracht van sterrenstelsels kromt de ruimte, waardoor het licht dat door deze ruimte reist wordt afgebogen. Dit afgebogen licht stelt astronomen in staat om de zwaartekrachtverdeling rondom deze sterrenstelsels te meten, zelfs tot een afstand die honderd keer groter is dan het sterrenstelsel zelf. Credit: APS/Alan Stonebraker; galaxy images from STScI/AURA, NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team.

Een team onder leiding van de Leidse astronoom Margot Brouwer heeft voor het eerst de nieuwe theorie van de Amsterdamse theoretisch natuurkundige Erik Verlinde getest door middel van de lenswerking van zwaartekracht. Brouwer heeft de zwaartekracht rond meer dan 33.000 sterrenstelsels gemeten om Verlindes voorspelling te toetsen. Ze concludeert dat Verlindes theorie goed overeenkomt met de waargenomen zwaartekrachtverdeling. De resultaten zijn geaccepteerd voor publicatie in het Britse vakblad Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

De zwaartekracht van sterrenstelsels kromt de ruimte, waardoor het licht dat door deze ruimte reist wordt afgebogen, net als door een lens. Achtergrond-sterrenstelsels die ver achter een voorgrond-sterrenstelsel (de lens) staan, lijken daardoor iets vervormd. Dit effect kan worden gemeten om zo de verdeling van zwaartekracht rondom een voorgrond-sterrenstelsel te bepalen. Op afstanden tot honderd keer de straal van het sterrenstelsel meten astronomen echter veel meer zwaartekracht dan Einsteins zwaartekrachttheorie kan verklaren. Deze theorie klopt alleen wanneer er onbekende, onzichtbare deeltjes, zogeheten donkere materie, worden toegevoegd
Erik Verlinde claimt nu dat hij met zijn alternatief voor Einsteins theorie niet alleen het mechanisme achter de zwaartekracht verklaart, maar ook de herkomst van deze mysterieuze extra zwaartekracht in en rondom sterrenstelsels, die astronomen momenteel toeschrijven aan donkere materie. Verlindes nieuwe theorie voorspelt hoeveel zwaartekracht er moet zijn, enkel op basis van de massa van de zichtbare materie.

Brouwer berekende de door Verlinde voorspelde hoeveelheid zwaartekracht van 33.613 sterrenstelsels, op basis van hun zichtbare massa. Ze vergeleek deze voorspelling met de waarnemingen van de zwaartekrachtverdeling door middel van lenswerking, om zo Verlindes theorie te testen. Haar conclusie is dat Verlindes voorspelling goed overeenkomt met de waargenomen zwaartekrachtverdeling, maar ze benadrukt dat ook donkere materie de extra zwaartekracht kan verklaren. De massa van de donkere materie-wolk is echter een vrije parameter, die aan de waarneming moet worden aangepast. Wat Verlindes theorie onderscheidt is dat hij een directe voorspelling geeft, zonder vrije parameters.

Omdat Verlindes nieuwe theorie veel waarnemingen nog níet kan verklaren, is het bestaan van donkere materie zeker niet ontkracht. De theorie is momenteel alleen toepasbaar op geïsoleerde, bolvormige, statische systemen, terwijl het heelal een dynamisch en mplex geheel is. Brouwer: “De vraag is nu hoe de theorie zich verder ontwikkelt, en hoe we deze verder kunnen testen. Het resultaat van deze eerste test is in elk geval interessant.”

Het onderzoek is gebaseerd op waarnemingen van GAMA- (Galaxy And Mass Assembly) en KiDS- (Kilo-Degree Survey), met wetenschappers uit Nederland (Leiden, Groningen), Duitsland, Schotland, Engeland en Australië. De KiDS-waarnemingen worden uitgevoerd met de Nederlandse camera OmegaCAM op ESO’s VLT Survey Telescope op Cerro Paranal in Noord-Chili. Bron: Astronomie.nl.

Reacties

  1. Gerrit Vermeer zegt:

    Commentaar op een nieuwe visie van de zwaartekracht.
    Erik Verlinde heeft op een ingewikkelde manier zijn intuïtieve denkbeelden vorm gegeven.
    Er zit veel goeds in die benadering, maar de pragmatische uitwerking zou eenvoudiger mogen.
    Je ziet namelijk niet hoe je de werkelijkheid, zoals wij die zien, daar in kunt vinden.
    Als verborgen zwarte materie aan zichtbare materie gekoppeld is, dan zou dit invloed moeten
    hebben op alle materie; nu zie je dat het ver weg dient als verklaring van de omwentelings-snelheid van sterrenstelsels. Dichtbij zie je niet dat donkere materie in de voorgestelde theorie een zelfde rol speelt.
    Een universele theorie moet overal gelden.
    Een vraag die ik op zou willen werpen: is verstrengeling universeel? Zijn er meer vormen van
    verstrengeling mogelijk? Bijvoorbeeld: kan aan elke verschijningsvorm van materie een vorm van verstrengeling gekoppeld worden? Mag je dit ook een verbinding noemen, wellicht met een niet zichtbaar deel van het universum?
    Zal het dan wel mogelijk zijn een balans te realiseren die donkere materie overbodig maakt?
    Het ontstaan van het heelal kan dan mogelijk verklaard worden als een scheidingsproces. Welk niet noodzakelijk op één moment of op één plaats gebeurt.
    De zwaartekracht is dan mogelijk een gevolg van de verstrengeling / verbinding. Ook de oorzaak van de Lorenz contractie kan je daarin vinden.

  2. Paul BakkerPaul Bakker zegt:

    Wat ik raar vind aan deze test is dat deze uitgaat van de juistheid van de algemene relativiteitstheorie (AR), nl de manier waarop gravitationele lenzen werken, om daarmee aan te tonen dat deze zelfde theorie vervangen zou moeten worden door de theorie van Verlinde.
    Volgen uit de theorie van Verlinde dezelfde veldvergelijkingen als die in de AR?

    • Jesse van Oort zegt:

      @Paul:

      Ik ben slechts een leek op dit gebied, maar volgens mij verandert de verklarende theorie niets aan de observaties, m.a.w.: Gravitational Lensing is een fenomeen dat, los van welke theorie dan ook, gewoon bestaat.
      Waar het hier nu om gaat is dat dat fenomeen, behalve op de ‘oude’ manier met het bestaan van donkere energie, ook met de theorie van Verlinde verklaard kan worden.

      • Paul BakkerPaul Bakker zegt:

        Nee, daar gaat dit artikel niet over. De zwaartekrachtverdelinging wordt op twee manieren berekenend nl via de hoeveelheid zichtbare materie en via de lenswerking door de ruimtetijd-kromming, op de ‘oude’ manier via de AR. De discrepantie tussen de twee berekeningen geeft aan dat er missende massa is, maar dat kan dus ook worden verklaard met de theorie van Verlinde.
        Mijns inziens wringt er iets in dit onderzoek.

        • Jesse van Oort zegt:

          Zonder pedant te willen zijn, volgens mij gaat het daar wel over. Ik citeer: “Brouwer berekende de door Verlinde voorspelde hoeveelheid zwaartekracht van 33.613 sterrenstelsels, op basis van hun zichtbare massa. Ze vergeleek deze voorspelling met de waarnemingen van de zwaartekrachtverdeling door middel van lenswerking, om zo Verlindes theorie te testen. Haar conclusie is dat Verlindes voorspelling goed overeenkomt met de waargenomen zwaartekrachtverdeling, maar ze benadrukt dat ook donkere materie de extra zwaartekracht kan verklaren.”

          Ook in het filmpje legt ze dit exact zo uit.

          • Paul BakkerPaul Bakker zegt:

            Ik ben even eigenwijs ????
            we lezen dezelfde zin, maar interpreteren hem anders. Daarom maar eens verder geklikt.
            In de abstract van het artikel staat:
            Although there is no direct description of lensing and cosmology in EG yet, we can make a reasonable estimate of the expected lensing signal of low redshift galaxies by assuming a background ?CDM cosmology.
            Dat bevestigt m.i. de structuur van het onderzoek zoals ik het beschreef.

          • Paul, vertel eens wat meer,, En heel graag als je eventueel wilt.

          • Paul BakkerPaul Bakker zegt:

            Het vraagteken in mijn antwoord bij de CMD moest een Lamda zijn.
            In LambaCMD kosmologie staat de Lamda voor donderde energie en CMD voor Cold Dark Matter, dus donkere materie.
            In het artikel wordt de hoeveelheid zwaartekracht berekend aan de hand van lenswerking door massa. Hierbij gaat men uit van het LamdaCMB model. In dat model zit de donkere materie waarvan Verlinde zegt dat ie niet bestaat en de zwaartekrachtwet van Einstein waarvan Verlinde zegt dat die niet klopt.
            Dit hebben ze gedaan omdat de EG theorie van Verlinde nog geen beschrijving geeft van lenswerking.
            De berekende hoeveelheid massa wordt vervolgens vergeleken met hoeveel massa dat zichtbaar is in licht. Dat verschilt van de berekening (zoals we allang weten, anders was er geen donkere materie verzonnen) en het verschil is te verklaren met het model van Verlinde, die daar geen vrijheidsgraad in heeft, in tegenstelling tot donkere materie. Daarvan postuleer je gewoon de hoeveelheid die je nodig hebt om het verschil te verklaren.

  3. “Op afstanden tot honderd keer de straal van het sterrenstelsel”

    Dit is buiten de cluster. De “Flattening” van de rotatiecurve wordt gemeten bij sterrenstelsels die nog wel degelijk onderdeel uitmaken van clusters.
    Ik neem aan dat er gedoeld wordt op de radius van de cluster kern, maal honderd.
    En dat men daar de Milgrom cut-off gevonden wordt van 1.2×10^9e.

    Mies

  4. Foutje.
    Moet zijn: 1.2×10^-9e

    Mies

  5. Verstrengeling moet wel universeel zijn, gezien het niets met afstand te maken heeft.

  6. Nou ja zeg, Gerrit Vermeer , 12 dec jongstleden , je had het over verstrengeling , en of dat wel universeel zou zijn. Ik heb de wijsheid gelukkig niet in pacht , maar een reactie stel ik zeer op prijs.

  7. descheleschilder zegt:

    Hoe is in de theorie van Verlinde te verklaren dat na de (toevallige) waarneming van een botsing tussen twee grote bolvormige massa’s er aan weerszijden van deze massa (die na de botsing samen kleefden tot een dubbel zo grote massa) in de botsingsrichting twee “doorgeschoten” losse hopen donkere materie werden waargenomen (d.m.v. dezelfde techniek als in dit artikel). Zijn donkere materie en gewone materie in zijn theorie niet onlosmakelijk met elkaar verbonden?

    • Ja, dat is een goede vraag. Je verwijst hier naar de situatie rondom de Bullet cluster. Ik weet niet of Verlinde’s theorie die situatie kan verklaren, dat moet komende tijd nog nader onderzocht worden.

Laat wat van je horen

*