7 februari 2012

Artikelen Reacties

Je bent hier: Home / Archief voor donkere materie

Astronomen ontdekken ver, donker dwergsterrenstelsel

19 januari 2012 Door Reageer

Zwaartekrachtslens B1938+666 in het infrarood, waargenomen met de 10 meter Keck-II Telescoop op Mauna Kea in Hawaii. Copyright: D. Lagattuta / W. M. Keck Observatory

Astronomen van onder meer ASTRON, het Kapteyn Instituut (RuG) en het Massachusetts Institute of Technology (MIT), VS, hebben een donker dwergsterrenstelsel ontdekt op 10 miljard lichtjaar afstand van de aarde. Het is het tweede en meest ver weg gelegen dwergsterrenstelsel dat ooit buiten ons eigen sterrenstelsel is ontdekt. Het resultaat wordt vandaag online gepubliceerd bij Nature. Sterrenkundigen denken dat sterrenstelsels zoals de Melkweg over een periode van miljarden jaren zijn gevormd door de samensmelting van kleinere sterrenstelsels. De verwachting is dat er veel van die dwergsterrenstelsels verspreid rondom de Melkweg te vinden zijn. Maar omdat deze kleine, overgebleven stelsels amper worden waargenomen, concluderen astronomen dat ze maar heel weinig sterren bevatten en wellicht helemaal bestaan uit donkere materie. Het dwergsterrenstelsel dat nu is ontdekt, is een satellietstelsel, wat betekent dat het zich aan de randen van een groter sterrenstelsel bevindt. “Het stelsel heeft om meerdere redenen weinig tot geen sterren gevormd en is daarom donker gebleven”, zegt eerste auteur Dr. Simona Vegetti, sterrenkundige bij ASTRON in het Helena Kluyver programma, en Pappalardo Fellow bij MIT. Het heelal zou voor ongeveer 25% uit donkere materie moeten bestaan. Maar omdat de donkeremateriedeeltjes geen licht absorberen of uitstralen, zijn ze tot nu toe heel moeilijk waar te nemen en te identificeren. Computermodellen geven aan dat de Melkweg ongeveer 10.000 kleine satellietsterrenstelsels bevat, maar slechts 30 zijn ook echt waargenomen. “Het kan zijn dat veel van deze sterrenstelsels van donkere materie zijn gemaakt en daardoor dus lastig te detecteren zijn, of er is een probleem met onze ideeën over de vorming van sterrenstelsels”, zegt Vegetti. Het team gebruikte zogeheten zwaartekrachtslenzen, waarbij van twee stelsels die in dezelfde richting liggen de dichtstbij gelegen als lens fungeert, om naar deze donkere, dwergsterrenstelsels te zoeken. Prof. Leon Koopmans van het Kapteyn Instituut in Groningen: “We hebben hiermee niet alleen een methode in handen om voorspellingen van het ‘koude donkere materie model’ te kunnen testen, maar we hebben ook een dergelijk donker dwergsterrenstelsel ontdekt, maar liefst honderden keren verder weg dan de satellietstelsels in de Lokale Groep.” De onderzoekers gebruikten voor hun waarnemingen de Keck-II Telescoop in Hawaii, waarbij ze toegang hadden tot speciale optische apparatuur die scherpe beelden van de hemel kan maken. Ze willen dezelfde methode gebruiken om meer dwergsterrenstelsels in andere delen van het universum op te sporen, om zo meer te weten te komen over het gedrag van donkere materie. “We hebben nu één donker dwergsterrenstelsel gevonden, maar stel dat we er niet genoeg vinden – in dat geval moeten we de eigenschappen van donkere materie aanpassen”, zegt Vegetti. “Of we vinden net zoveel sterrenstelsels als in onze simulaties. Dat zou betekenen dat donkere materie precies de eigenschappen heeft die wij denken dat het heeft.” :bron: Bron: Nova.

Onderwerp: donkere materie/energie, favoriet, sterrenstelsels Tags: , ,

Sterrenkundigen bereiken nieuwe grenzen van donkere materie

9 januari 2012 Door Reageer

De donkere materie blijkt verdeeld te zijn in een netwerk van dichte (witte) en lege (donkere) gebieden.

Een internationaal team van astronomen, onder wie prof. Koen Kuijken en dr. Henk Hoekstra van de Universiteit Leiden, is er voor het eerst in geslaagd om de grootschalige verdeling van donkere materie in het heelal in kaart te brengen. De nieuwe bevindingen, die vandaag tijdens de winterbijeenkomst van de American Astronomical Society (AAS) in Austin zijn gepresenteerd, tonen een heelal bestaande uit een complex netwerk van donkere materie en sterrenstelsels, verspreid over afstanden van meer dan een miljard lichtjaar. Dat resultaat is verkregen door opnamen van ongeveer tien miljoen sterrenstelsels in vier verschillende hemelgebieden te analyseren. De astronomen onderzochten de kleine vervormingen die ontstaan doordat het licht van deze stelsels wordt afgebogen als het onderweg naar de aarde grote concentraties van donkere materie passeert. Hun project, dat de Canada-France-Hawaii Telescope Lensing Survey (CFHTLenS) heet, maakt gebruik van gegevens van de Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey. De gebruikte opnamen zijn gemaakt met MegaCam, een 340-megapixel camera met een beeld van één bij één graad die gekoppeld is aan de CFHT-telescoop op Hawaï. De stelsels die bij de survey zijn vastgelegd, bevinden zich doorgaans op afstanden van ongeveer zes miljard lichtjaar. Het licht van deze stelsels is dus uitgezonden toen het heelal ruwweg half zo oud was als nu. Het gevonden resultaat stemt goed overeen met de voorspellingen van de materieverdeling in het heelal op basis van computersimulaties. Door het onzichtbare karakter van de donkere materie was het echter niet eenvoudig om deze te verifiëren. Dit is overigens nog maar het begin. “De komende drie jaar willen we een meer dan tien keer zo groot gebied in kaart brengen”, aldus Koen Kuijken. “Dat zal ons nog dichter bij ons doel brengen om de geheimzinnige donkere kant van het heelal te begrijpen.”

De dichte gebieden van donkere materie zijn de plek waar zich de meest zware clusters van sterrenstelsels bevinden

:bron: Bron: Nova + CFHT.

Onderwerp: donkere materie/energie, favoriet, sterrenstelsels Tags: ,

Onderzoek dwergstelsels stelt onder-limiet aan massa donkere materie

23 november 2011 Door Reageer

De zeven onderzochte dwergstelsels

Twee natuurkundigen van de Brown Universiteit hebben aan de hand van waarnemingen die met de Fermi ruimtetelescoop aan zeven dwergsterrenstelsels zijn gedaan kunnen bepalen dat de deeltjes die donkere materie vormen minstens 40 Giga electronvolt (GeV) massa moeten hebben. Savvas Koushiappas en Alex Geringer-Sameth bestudeerden de gegevens van die stelsels en pasten er nieuwe statistische methoden op toe. Die dwergstelsels (in de afbeelding te zien – nou ja, ahum – in de cirkels) zitten vol met donkere materie, die weliswaar onzichtbaar is, maar aan de hand van de snelheid van de zichtbare sterren kan men ‘zien’ dat ze tsjokvol donkere materie zitten. Omdat de stelsels geen waterstofgas bevatten zijn ze uitstekende graadmeters om meer te weten te komen over de donkere materie, die zo’n 23% van het gehele heelal vormt – 4% is gewone materie en de overige 73% bestaat uit donkere energie. Wat Koushiappas en Geringer-Sameth deden was het volgende: deeltjes donkere materie – in de natuurkundige wandelgangen WIMP’s genoemd, weakly interactive massive particles – kunnen in de centra van die dwergstelsels anti-WIMP’s tegenkomen en dan annihileren, d.w.z. elkaar vernietigen en vervolgens zware quark-paren en gammalicht produceren. Met name dat gammalicht is iets wat men kan meten, want Fermi houdt dergelijke hoogenergetische straling in de gaten. Op basis van de Fermi-gegevens konden Koushiappas en Alex Geringer-Sameth bepalen hoeveel gammastraling er van de zeven dwergstelsels komt en aan de hand daarvan was het tweetal in staat om de minimum-massa van de WIMP’s te bepalen, de genoemde 40 GeV. Dat is opvallend, want andere onderzoeksteams die op zoek zijn naar donkere materie - DAMA/LIBRA, CoGeNT en CRESST – hebben gemeld dat ze WIMP’s met massa’s tussen 7 en 12 GeV hebben gevonden. Mmmmm, iets klopt er dus niet. :bron: Bron: Science Daily.

Onderwerp: donkere materie/energie, favoriet, sterrenstelsels Tags: , , ,

Kijk nou, het Andromedastelsel heeft er twee dwergstelsels bij

7 november 2011 Door Reageer

In de gele ellips: Andromeda 29. De heldere ster in het midden is een voorgrondster van de Melkweg en hoort niet bij Andromeda 29.

Bij het Andromedastelsel (M31) – het grote buursterrenstelsel van onze Melkweg, 2,5 miljoen lichtjaar van ons verwijderd – hebben sterrenkundigen twee nieuwe dwergstelsels ontdekt: Andromeda 28 en 29 genaamd. Eentje ervan zie je hiernaast, Andromeda 29 welteverstaan, gemaakt met de Gemini Multi-Object Spectrograph van de grote Gemini Noord telescoop op Hawaï. #28 en #29 liggen op een afstand van 600.000 lichtjaar van het Andromedastelsel en 1,1 miljoen van de Melkweg. Het duo werd ontdekt in het kader van een stertelling, die men deed gebruikmakend van de nieuwste gegevens van de Sloan Digital Sky Survey (SSDS), de grote inventarisatie van sterrenstelsels, waarmee inmiddels meer dan 1/3e van de gehele hemel in kaart is gebracht. Door onderzoek aan dwergstelsels zoals Andromeda 28 en 29, die slechts met de grootste telescopen te zien zijn, hopen de sterrenkundigen meer te weten te komen over de werking van donkere materie. Sterrenstelsels als het Andromedastelsel zijn vermoedelijk ingebed in een grote wolk donkere materie. Probleem is dat er een groot verschil is tussen de modellen van de evolutie van sterrenstelsels onder invloed van donkere materie en de hoeveelheid waargenomen dwergstelsels rondom de grote stelsels. Hopelijk dat Andromeda 28 en 29 letterlijk ‘licht’ werpen in de zaak van de donkere materie. Meer weten? Kijk dan hier voor de wetenschappelijke artikel over Andromeda 28 en 29. :bron: Bron: Space.com.

Onderwerp: donkere materie/energie, sterrenstelsels Tags: , , ,

Leuk hoor, nou weten we nog minder van donkere materie dan eerst

17 oktober 2011 Door 2 Reacties

Impressie van een dwergstelsel, bekeken vanaf een denkbeeldige exoplaneet

Nou, daar schieten we wat mee op. Sterrenkundigen onderzochten de verdeling van donkere materie rondom twee nabije dwergsterrenstelsels – de Fornax en Sculptor stelsels om precies te zijn – en hoopten daarbij een bevestiging te krijgen van het gangbare model van donkere materie. Dat model gaat uit van langzame deeltjes van donkere materie, die in het centrum van zo’n dwergstelsel meer opgehoopt zouden zijn dan verder weg. Maar wat blijkt: de verdeling van donkere materie is heel gelijkmatig, niks centrale opeenhoping. Aldus het resultaat dat Matt Walker (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) en z’n collega Jorge Peñarrubia verkregen. Donkere materie is – zoals de naam al doet vermoeden – niet te zien en derhalve onzichtbaar voor telescopen. Maar de beweging van sterren in de dwergstelsels verraadt de aanwezigheid van donkere materie en door heel specifiek de locatie en beweging van 1500 tot 2500 sterren te volgen konden Walker en Peñarrubia de verdeling van donkere materie in beide dwergstelsels zien. Als zo’n stelsel vergelijkbaar is met een perzik, dan zou volgens het ΛCDM-model, het model dat een combinatie inhoudt van donkere energie (Einstein’s Kosmologische Constante Λ) en koude donkere materie (op z’n Engels afgekort als CDM), de donkere materie opeengehoopt door de gravitatiekracht de pit zijn. Maar helaas pindakaas, daar klopt dus niets van. Kortom, klopt het ΛCDM-model wel? Vragen, vragen, vragen. Het zou een keertje niet ingewikkeld zijn. :bron: Bron: CfA.

Onderwerp: donkere materie/energie, favoriet, sterrenstelsels Tags: , ,

Hubble brengt met CLASH donkere materie in clusters in beeld

13 oktober 2011 Door Reageer

De cluster van sterrenstelsels hierboven heet MACS J1206.2-0847, voor intimi MACS 1206 genoemd. Een gigantische verzameling van sterrenstelsels, vier miljard lichtjaar van ons verwijderd in het sterrenbeeld Raaf (Corvus). Het is één van de 25 clusters, die met de Hubble ruimtetelescoop in de gaten worden gehouden in het kader van de zogenaamde Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble (CLASH). Dit onderzoek is bedoeld om middels die clusters een beeld te krijgen van de verspreiding en hoeveelheid donkere materie in de clusters. Donkere materie zelf – 83% van alle materie in het heelal vormend, de overige 17% zit in gewone materie, zoals sterren, planeten, nevels, jij & ik – is onzichtbaar en dus niet te zien op de Hubblefoto’s. Maar de gevolgen zijn wel zichtbaar: op de foto hierboven (hier in vol ornaat, 11,5 Mb groot) zie je allerlei kromme, uitgerekte vlekjes. Dat zijn de ‘gravitatielenzen’ – begin 20e eeuw al door Albert Einstein voorspeld – die veroorzaakt worden doordat het licht van sterrenstelsels die vanaf de aarde gezien achter MACS 1206 liggen door de materie van de cluster wordt verbogen tot die kromme vlekjes. De hoeveelheid zichtbare materie is te weinig om de kromming volledig te verklaren, dus er is een geweldige hoeveelheid verborgen, donkere materie in MACS 1206. Door het CLASH onderzoek kon men in MACS 1206 12 nieuwe sterrenstelsels identificeren, miljarden lichtjaren ‘achter’ de cluster liggend, die bij elkaar 47 lenzen vormen. Door de precieze analyse van de lenzen krijgt men een goed beeld van de distributie van de donkere materie en van de hoeveelheid ervan. Hieronder zie je nog een video, waarin wordt ingezoomd op de cluster.

:bron: Bron: Hubble.

Onderwerp: donkere materie/energie, favoriet Tags: , , ,

Het heelal op z’n best nagebootst: de Bolshoi Simulatie

29 september 2011 Door Reageer

De Bolshoi Simulatie van het heelal

Met behulp van zes miljoen CPU-uren op de Pleiades supercomputer van NASA’s Ames Research Center hebben sterrenkundigen onlangs een simulatie van het heelal gedaan die goed overeenkomt met de waarnemingen en die op dit moment als beste nabootsing van het heelal wordt beschouwd: de Bolshoi Simulatie. Beter dan de zogenaamde Millennium Run, de beroemde simulatie uit 2005 van het Virgo Consertium, die je op YouTube talloze malen kunt vinden, o.a. hier. Zowel de Millenium Run als de Bolshoi Simulatie laten zien hoe de massa in het vroege heelal evolueert tot sterrenstelsels, die samenklonteren in clusters van lange slierten en die hier en daar dichte knooppunten rondom enorme elliptische sterrenstelsels vormen. In beide simulaties spelen naast de gewone materie ook donkere materie en donkere energie een belangrijke rol. Met name de donkere materie – die 82% van alle massa in het heelal vormt (afgezien van donkere energie) – vormt de onzichtbare ruggegraat van de clusters van sterrenstelsels. Beide simulaties gaan uit van het zogenaamde Lambda Koude Donkere Materie (Λ CDM op z’n Engels) model, welke een mix bevat van Einstein’s Kosmologische Constante Λ (lees: een constante donkere energie) en ‘koude’ donkere materie, bestaande uit koude (lees: langzaam bewegende) massieve deeltjes, WIMP’s. De Millennium Run haalde z’n gegevens uit NASA’s Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), een satelliet waarmee men de kosmische microgolf-achtergrondstraling heeft onderzocht. De Millennium Run maakte gebruik van WMAP1, de gegevens die de WMAP na één jaar bijeen had vergaard. Bij de Bolshoi Simulatie maakt men gebruik van WMAP5 – yep heel goed, de gegevens na vijf jaar – en die verschillen weinig van de uiteindelijke gegevens, WMAP7. In de Bolshoi simulatie wordt een kubus heelal met zijden van 1 miljard lichtjaar en met een inhoud van 8,6 miljard donkere materiedeeltjes nagebootst. Er zijn twee varianten van de simulatie: de BigBolshoi of MultiDark Simulatie, waarbij het volume 64 keer zo groot is, en de MiniBolshoi Simulatie, die kleiner maar met meer resolutie is. Hieronder een stukje uit de Bolshoi Simulatie.

Bolshoi Simulation Visualization from UC-HPACC on Vimeo.

:bron: Bron: PhysOrg.com.

Onderwerp: kosmologie, sterrenstelsels Tags: , , ,

Overschot antimaterie geen gevolg van annihilatie donkere materie

11 september 2011 Door Reageer

Fermi laat zien dat de antimaterie niet van donkere materie afkomstig is

In 2008 werd met de Italiaanse detector PAMELA – de Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics, ingebouwd in een Russische satelliet – een overschot aan antimaterie in de ruimte gevonden. Met PAMELA zagen ze meer positronen, de antideeltjes van electronen, dan verwacht en ze kwamen uit de richting van de kern van de Melkweg. Later kon de waarneming hiervan worden bevestigd door de Amerikaanse gammasatelliet Fermi. Toen PAMELA die waarneming in 2008 deed dachten veel wetenschappers dat het ‘surplus’ van positronen het gevolg was van deeltjes donkere materie, die in de extreme omstandigheden nabij het superzware zwarte gat in de kern van de Melkweg annihileerden, elkaar vernietigden en dan hoogenergetische deeltjes zoals electronen én positronen achter lieten. Maar wat blijkt nu uit analyse van de gegevens van Fermi: dat die positronen géén gevolg zijn van annihilatie van donkere materie. De redenatie daarvoor is als volgt: Fermi is in staat het surplus waar te nemen bij positronen die veel energierijker zijn dan wat PAMELA kon zien, tot wel 200 GeV, twee keer zo veel als de Italiaanse detector zag. Indien de positronen door annihilerende WIMP’s – weakly interactive massive particles, zoals de deeltjes donkere materie ook wel worden genoemd – ontstaan dan zou er bij een bepaalde energie een ‘cut off’ moeten zijn, een grens waarboven het surplus abrupt ophoudt. Maar die cut off is niet waargenomen, de positronen komen ook bij hogere energieën voor. Dat betekent dat de WIMP’s veel zwaarder moeten zijn en dat is niet in overeenstemming met andere waarnemingen, zoals van het Italiaanse DAMA-experiment, die limieten stellen aan de massa van de WIMP’s. Onlangs bleek nog uit experimenten met CRESST-II dat WIMP’s ergens tussen 20 en 40 GeV zwaar moeten zijn. Bij WIMP’s met een massa tot 100 GeV zouden positronen boven 100 GeV niet mogen voorkomen. Dat doen ze toch, dus er moet een andere – ‘astrofysische’ – oorzaak voor het positronen surplus zijn. :bron: Bron: New Scientist.

Onderwerp: donkere materie/energie, elementaire deeltjes Tags: , , ,

Hebben ze bij CRESST-II aanwijzingen voor donkere materie gevonden?

6 september 2011 Door Reageer

Wijzen de gegevens van CRESST-II op donkere materie?

Het is weer eens zo ver. Een onderzoeksgroep zegt dat ze sterke aanwijzingen hebben gevonden voor de detectie van donkere materie. Het gaat om natuurkundigen die verbonden zijn aan het CRESST experiment, waarbij ze ergens diep onder het San Grasso gebergte in Italië op zoek gaan naar de deeltjes, waaruit de donkere materie zou bestaan. Niemand heeft dergelijke deeltjes ooit gezien, maar algemeen gaat men er vanuit dat zogenaamde WIMP’s – weakly interactive massive particles – de donkere materie vormen. CRESST staat voor Cryogenic Rare Event Search with Superconducting Thermometers en ze proberen daarbij te kijken of de in een grote tank zittende calcium- en wolframaat-kristallen reageren met voorbij vliegende WIMP’s. Die tank is afgekoeld tot vlak boven het absolute nulpunt. Dat reageren gebeurde dit jaar maar liefst 67 keer, allen vallend in de donker- en lichtblauw gekleurde regionen bij M1 en M2 in de grafiek. Op de x-as daarvan is de massa van de WIMP te zien, op de y-as de ‘cross section’, de straal van de bol om een WIMP, waarbinnen ‘ie kan reageren met een gewoon elementair deeltje, uitgedrukt in picobarn1. Volgens de natuurkundigen van CRESST-II zou een WIMP een massa moeten hebben van ergens tussen 20 en 40 geV. OK klinkt leuk, zo’n sterke aanwijzing dat men donkere materie direct gedetecteerd2 heeft. Eén probleem echter: ook andere groepen van experimentalisten claimen donkere materie ‘gezien’ te hebben en de data van de verschillende groepen komen niet overeen. Ik heb hier op de Astroblogs regelmatig dergelijke clubs de revue laten passeren, zoals XENON100, EDELWEISS, CDMS, CoGeNT, DAMA-LIBRA en jammer genoeg zijn er verschillen in de resultaten. Vraag is dus wie er nou eigenlijk gelijk heeft. Overigens, drie van deze onderzoeksgroepen zetelen allemaal onder dat San Grasso gebergte, te weten CRESST-II, XENON en DAMA-LIBRA. Zouden toch collega’s moeten zijn, nietwaar? Concullega’s wellicht? :bron: Bron: Cosmic Variance.

Noot:
  1. 1 pb=10−36 cm2. [↩]
  2. Op indirecte wijze is donkere materie al lang gedetecteerd, o.a. door de snelheid van sterrenstelsels in clusters en door de gravitatielenzen in clusters. [↩]
Onderwerp: donkere materie/energie, elementaire deeltjes, favoriet Tags: , , ,

Riemen vast, de Astronomy Journal Club gaat zo beginnen

16 juni 2011 Door 2 Reacties


Zoals aangekondigd zal straks vanaf 21.00 uur Nederlandse tijd een wereldwijde discussie worden gevoerd via Twitter over de waarnemingen van de gammasatelliet Fermi aan kosmische straling, mogelijk verband houdend met donkere materie. Dat is de Astronomy Journal Club! Je kan hieronder live de discussie volgen – tweets worden iedere 30 seconden ververst. Wil je zelf ook meedoen dan moet je via je eigen Twitter-app gezellig meekletsen en de hashtag #astroJC of #astrojc gebruiken:

Knopje rechtsonder (‘view more’) geeft je uitzicht op àlle tweets

Onderwerp: diversen, donkere materie/energie Tags: , , , ,
Volgende pagina »

Switch to our mobile site