12 december 2017

Sterrenkundigen willen GPS satellieten gebruiken als gigantische donkere materie detector

Er draait een vloot van 31 GPS satellieten om de aarde, Amerikaanse satellieten die behoren tot het Global Positioning System, het welbekende systeem van satellietnavigatie, waarmee de TomToms in onze auto worden gestuurd. Sterrenkundigen onder leiding van Benjamin Roberts (University of Nevada) hebben nu het plan opgevat om die 31 satellieten ook op een andere manier te gebruiken, namelijk om ze in te zetten als een gigantische detector in de ruimte om donkere materie te vinden. Met je huis-tuin-en-keuken navigatie kan je positie tot op enkele meters nauwkeurig worden bepaald, door combinatie van de signalen kan die nauwkeurigheid tot enkele millimeters vergroot worden, zoals geofysici al doen. Roberts team wil gebruik maken van de GPS-gegevens die door de geofysici zijn verzameld. Die hebben namelijk jarenlang ook de verschillen bijgehouden tussen de klokken aan boord van de GPS-satellieten en klokken op aarde, verschillen die tot minder dan een nanoseconde bedragen.

Een GPS-satelliet

De sterrenkundigen denken dat die gegevens iets kunnen vertellen over stromen van donkere materie, die door de Melkweg heen bewegen en waar de aarde door beïnvloed wordt. De meeste natuur- en sterrenkundigen gaan er van uit dat donkere materie bestaat uit deeltjes, die slecht reageren met ‘gewone’ deeltjes. Roberts’ groep heeft een ander model voor ogen, namelijk dat donkere materie bestaat uit topologische ‘defecten’ in de ruimtetijd, die ontstaan zijn tijdens de oerknal, waarmee 13,8 miljard jaar geleden het heelal ontstond. Als zo’n defect de aarde passeert dan zou dat gedurende korte tijd – een periode van pakweg een uur – tot een minieme afwijking van het zwaartekrachtsveld van de aarde leiden. En die afwijking zou zichtbaar moeten zijn in de gegevens van de klokken van de GPS-satellieten, die bewaard zijn gebleven (zie afbeelding hieronder).

Credit afbeelding: A. Derevianko and M. Pospelov

In deze studie keken Roberts’ en zijn groep naar de gegevens van afgelopen 16 jaar, maar daarin konden ze nog geen duidelijk signaal van een passerende defect van donkere materie ontdekken. Maar er zit veel ruis in de gegevens, zoals afwijkingen veroorzaakt door atmosferische condities. Door verbeteringen aan de klokken en de methodes van analyse van de gegevens hoopt Roberts in de toekomst de gevoeligheid met een factor 5 te verbeteren en dan topologische defecten te vinden. De talloze speurtochten naar deeltjes donkere materie van afgelopen jaren heeft tot nu toe niets opgeleverd. Wellicht dat de detectie van topologische donkere materie meer kans heeft. Bron: MIT.

Reacties

  1. Veel te veel variabelen, ik zou timing van de ms pulsars kiezen voor dit soort metingen, ze stralen je met bosjes tegemoet uit alle richtingen.

Laat wat van je horen

*