9 februari 2012

Artikelen Reacties

Je bent hier: Home / Archief voor donkere materie/energie

Is het Copernicaans principe nou wel of niet geldig?

3 juli 2010 Door 3 Reacties

Grappig is dat toch om te zien hoe twee grafieken over hetzelfde onderwerp tot een geheel andere interpretatie kunnen leiden. Het gaat in dit geval om grafieken die laten zien wat de energiedichtheid van donkere materie en donkere energie is geweest in de afgelopen 13,7 miljard dat het heelal bestaat. Met die grafieken kunnen we kijken of het Copernicaanse Principe geldig is, het door Nicolaus Copernicus (1473-1543) bedachte principe dat de Aarde en de daarop levende mensheid geen centrale, unieke en bijzondere plek in het heelal innemen. Kijk even naar de eerste grafiek:


Op de horizontale as zie je de afstand weergegeven in roodverschuiving z, op de vertikale as de relatieve energiedichtheid, waarbij de energiedichtheid van donkere energie en -materie altijd samen 1 is. Hoe die roodverschuiving opgevat moet worden moet je hier meer even lezen, maar ik volsta hier met te melden dat hoe verder de afstand is des te meer tijd het licht erover doet ons te bereiken, ergo hoe meer we terugkijken in de tijd. Roodverschuiving z=0 is nu, bij z=1089 ontstond de Kosmische Microgolf-achtergrondstraling en bij z=∞ vond de oerknal plaats.  De groene lijn is de energiedichtheid van donkere materie, de rode lijn die van donkere energie. Wat zien we aan de grafiek en dat met name aan de uitvergroting in de kleinere afbeelding: dàt de donkere energie pas zeer recent is gaan overheersen over de donkere materie, hetgeen in 1998 voor het eerst ontdekt werd door de waarneming van de versnelde expansie van het heelal. De energiedichtheid van donkere energie is afstotend, die van donkere materie aantrekkend, vandaar. Conclusie: als we de tijd uitdrukken in roodverschuiving zien we dat in die gehele reeks van z=1089 tot 1 er niets gebeurt en dat pas in onze tijd de donkere energie is gaan overheersen over de donkere materie. Anders gezegd: we nemen kennelijk een bevoorrechtte positie in het heelal in om dat te mogen meemaken en dus klopt het Copernicaanse Principe niet.

Of klopt het Copernicaanse Principe toch wel? 

Nou even naar een andere grafiek kijken, die óók de energiedichtheid van donkere materie en -energie laat zien:

Dit keer is de tijd afgebeeld in miljarden jaren. Zó bekeken zie je dat het moment dat de energiedichtheid van donkere energie de overhand kreeg boven dat van donkere materie ongeveer 4,5 miljard jaar geleden was. In de 13,7 miljard jaar geleden dat het heelal bestaat is dat al weer een poosje geleden. In déze grafiek dus geen bevoorrechtte positie voor de mensheid, die zich bij t=0 ophoudt, en dus kan met deze grafiek in de hand het Copernicaanse Principe overeind blijven. Kortom, het kan vriezen en ‘t kan dooien met dat principe. :-D :bron: Bron: Cosmic Variance.

Onderwerp: donkere materie/energie, geschiedenis, kosmologie, sterrenkundigen Tags: ,

Donkere materie en -energie liggen onder vuur

14 juni 2010 Door 1 Reactie

WMAP-kaart van de CMB mèt de radiobronnen van Shanks en Sawangwit

Hèt model dat volgens de meeste sterrenkundigen het heelal het beste beschrijft is het ΛCDM-model, waarin Λ (Lamda=donkere energie) en CDM (cold dark matter, donkere materie) de dienst uitmaken. Maar volgens twee sterrenkundigen van de Durham Universiteit, Utane Sawangwit en Tom Shanks, is het helemaal niet zeker dat dàt model correct is. Sterker nog, het zou volgens dit tweetal wel eens kunnen zijn dat donkere materie en donkere energie helemaal niet bestaan. 8-O Voor dat ΛCDM-model hebben de waarnemingen van de WMAP-satelliet1 aan de Kosmische Microgolfachtergrondstraling – in het Engels de Cosmic Microwave Background (CMB) radiation – aan de basis gestaan. Die waarnemingen lieten kleine temperatuursverschillen zien tussen verschillende gebieden aan de hemel, ‘koude’ en ‘warme’ gebieden, en al die gebieden hadden een omvang van ongeveer 1 graad, da’s twee keer de diameter van de Maan. Díe waarneming leidde de sterrenkundigen tot de verdeling van 4% gewone materie, 22% donkere materie en 74% donkere energie in het heelal. Maar wat is volgens Sawangwit en Shanks nou het geval: hun waarnemingen aan ver weg gelegen radiobronnen – in de afbeelding weergegeven met kleine witte cirkels - laten zien dat er sprake is van een soort van uitsmeren van de fotonen van de CMB, met als gevolg dat de koude en warme gebieden daarin groter lijken dan ze zijn. Met andere woorden: die 1° is sterk overdreven, de ‘rimpels’ in de CMB zijn in werkelijkheid veel kleiner en dús is volgens hun logica die 4%-22%-74%-verdeling onjuist. [Lees meer...]

Noot:
  1. Da’s de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe. [↩]
Onderwerp: donkere materie/energie, kosmologie, oerknal, planeten Tags: , , , ,

Uitdijing heelal bevestigt met zwakke zwaartekrachtlenzen

25 maart 2010 Door Reageer

Verdeling van donkere materie in het COSMOS-veld

Sterrenkundigen hebben op basis van een grote met de Hubble Ruimtetelescoop gemaakte kaart het effect van zwakke zwaartekrachtlenzen gebruikt om de uitdijing van het heelal te bestuderen. De Europese astronomen, onder leiding van Tim Schrabback van de Leidse Sterrewacht, bestudeerden 446.000 melkwegstelsels binnen het zogeheten COSMOS-veld. De NASA/ESA Hubbletelescoop maakte het COSMOS-mozaïek door 575 deels overlappende foto’s te maken van hetzelfde gebied van het heelal met de ACS-camera, de Advanced Camera for Surveys aan boord van Hubble. Voor het survey was zo’n 1000 uur (!) waarneemtijd nodig. De sterrenkundigen gebruikten aanvullende data van telescopen op de aarde om van 194.000 van de sterrenstelsels de afstanden te bepalen op basis van hun roodverschuiving (het licht schuift in het spectrum op naar langere golflengten naarmate een object verder weg staat). Op die manier is een schat aan informatie beschikbaar gekomen over de grote structuren in het heelal. Men heeft de verdeling van materie in de ruimte kunnen ‘wegen’ door die informatie te halen uit de vervorming van verre sterrenstelsels. Dit verschijnsel wordt lenswerking genoemd. Het licht van een ver object wordt afgebogen door de massa van de objecten op de voorgrond. [Lees meer...]

Onderwerp: donkere materie/energie Tags: , ,

Het resultaat van zeven jaar turen naar de oerknal

8 februari 2010 Door 5 Reacties

De kosmische microgolf-achtergrondstraling

Enkele weken geleden werden de resultaten bekendgemaakt van zeven jaar onafgebroken turen naar de oerknal door de WMAP, de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, de in 2001 gelanceerde satelliet die tot taak heeft de temperatuurfluctuaties van de kosmische achtergrondstraling in kaart te brengen. Die straling heeft een gemiddelde temperatuur van 2,7 graad boven het absolute nulpunt en het is het overblijfsel van de hete straling van die oerknal. Bijna twee jaar terug kon ik jullie de zogenaamde vijf-jaar-data van WMAP laten zien, in de vorm van een Curriculum Vitae van het heelal. Nu, februari 2010, kan dat beeld op onderdelen worden gecorrigeerd en heeft men ook geheel nieuwe inzichten in die oerknal. Even kort de belangrijkste resultaten van zeven jaar onderzoek door de WMAP aan de kosmische achtergrondstraling op een rijtje:

  • Ten eerste zijn enkele parameters van het heelal scherper gesteld: het heelal is 13,75 (± 0,11) miljard jaar oud. Het heelal bestaat voor 72,8% (± 1,5%) uit donkere energie, 4,56% (± 0,16%) uit gewone materie en voor 22,7% (± 1,4%) uit koude donkere materie. Genoteerd?
  • Voor het eerst heeft men aanwijzingen voor oer-helium gevonden, helium dat enkele minuten na de oerknal is ontstaan. Het meeste helium in het heelal stamt uit die tijd, maar lastig is om het te onderscheiden van helium dat door waterstofverbranding in sterren zoals de Zon ontstaat. Tot nu toe mat men de heliumhoeveelheid in zeer oude sterren, om te achterhalen hoeveel helium er vóór deze sterren moet zijn geweest, maar dit keer heeft WMAP ìn de kosmische achtergrondstraling de invloed van het oerhelium gedetecteerd.
  • WMAP is iets meer te weten gekomen over de inflatie, de kortstondige versnelling in de expansie van het vroege heelal. Het blijkt dat de inflatie er voor heeft gezorgd dat de grootschalige fluctuaties in de achtergrondstraling iets intenser waren dan de kleinschalige. Zegt wellicht weinig, maar weet dat de (super-)clusters van sterrenstelsels een direct product zijn van die fluctuaties.
  • De door WMAP waargenomen polarisatie en temperatuurverdeling in de warme en koude plekken van de kosmische achtergrondstraling is precies conform de theorisch voorspelde waarden. Hieronder zie je ‘t in beeld gebracht

  • Met WMAP heeft men het zogenaamde Sunyaev-Zel’dovich (SZ) effect1 gemeten in de Comacluster van sterrenstelsels, maar de hoeveelheid is afwijkend van de theoretische modellen.
  • Tenslotte heeft men op basis van de waarnemingen berekend dat er maximaal 4,34 soorten neutrino’s kunnen bestaan. Goh, nooit geweten dat er niet-integere hoeveelheden soorten elementaire deeltjes kunnen voorkomen. Voor de duidelijkheid: er zijn op dit moment drie soorten neutrino’s bekend. Er kunnen dus nog 1,34 soorten neutrino’s ontdekt worden. :-)

Afijn, hoofdconclusie van de gepubliceerde zevenjaarsdata van WMAP is dat het zogenaamde ΛCDM-model staat als een huis. Da’s het model waarin donkere energie voorkomt in de vorm van Λ, oftewel lambda, de ooit door Albert Einstein geïntroduceerde Kosmologische Constante, en CDM, koude donkere materie. Bij dat laatste moet je denken aan WIMP’s, de weakly interactive massive particles. Eh… ‘t is al laat, dus ik ga een volgende keer wel verder met deze zeer boeiende materie. Morgen zal ik jullie ‘vermoeien’ met de zes wetenschappelijke artikelen over de laatste WMAP-data. Bron: Universe Today + WMAP.

Noot:
  1. Door dit effect reageren fotonen van de kosmische achtergrondstraling (CMB) met electronen in het hete gas in die clusters. Door de interactie tussen fotonen en electronen wordt de CMB in de richting van de sterrenstelsels met het hete gas verstoort en dat zou in de vorm van ’schaduwen’ van de CMB te zien moeten zijn. [↩]
Onderwerp: donkere materie/energie, kosmologie, oerknal Tags: , ,

Heb je naast donkere materie/energie ook een donkere kracht?

2 december 2008 Door Reageer

Je kan buiten goed merken dat het winter is: korte dagen en lange nachten. De duisternis overheerst. Dat lijkt ook in de natuur het geval te zijn, want de verschijnselen die de term ‘donker’ als bijvoeglijk naamwoord hebben zijn de laatste jaren flink gegroeid. We kennen al een poos de termen donkere energie en donkere materie, in februari dit jaar kwam men met de donkere vloeistof en sinds september kennen we ook het begrip donkere vloed. Is het daarmee afgelopen? Neen, driewerf neen, want recentelijk zijn er theoretici die hardop speculeren over een zogenaamde donkere kracht. Yep, the dark force. The Empire Returns. :-) Het betreft het idee van een stel Amerikaanse kosmologen die van mening zijn dat deze kracht alleen inwerkt op de donkere materie. Met de donkere kracht zouden enkele mogelijke waarnemingen van donkere materie beter kunnen worden verklaard, namelijk die welke gedaan zijn met de ballon ATIC boven de zuidpool en met de satelliet PAMELA. Bij die eerste waarneming werd een overschot aan electronen waargenomen en bij de tweede een overschot aan positronen. Beiden kunnen worden verklaard door annihilatie van donkere materie. Probleem is alleen dat de hoeveelheid waargenomen electronen en positronen veel hoger is dan op grond van de standaardtheorie van de donkere materie kan worden verklaard. Vandaar dat Douglas Finkbeiner en z’n collegae (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) onlangs met de donkere kracht op de proppen kwamen. Deze kracht, die aantrekkend werkt, kan alleen gevoeld worden door de deeltjes van de donkere materie, vermoedelijk WIMP’s (weakly interacting massive particles). Het deeltje dat de donkere kracht overbrengt wordt het phi deeltje genoemd, symbool φ. Door de donkere kracht kunnen WIMP’s sneller reageren met elkaar dan zonder die kracht en daardoor kunnen ze eerder annihileren en gewone materie in de vorm van electronen of positronen produceren. Andere natuurkundigen zijn huiverig voor het idee van de donkere kracht. Volgens hun moet eerst nog bewezen worden dàt de waarnemingen van ATIC en PAMELA inderdaad op donkere materie wijzen en vervolgens zijn er alternatieven om de waargenomen anomalieën, eh… afwijkingen te verklaren. Kortom, ik heb een donker vermoeden (ahum) dat hier het laatste nog niet over gezegd is. May the dark force be with them. ;-)  Bron: Physics World.

Onderwerp: donkere materie/energie Tags: , , ,

De Grote Kosmische Uitdaging

30 oktober 2008 Door 2 Reacties

GREAT08 Challenge

GREAT08 Challenge

Een grote groep sterrenkundigen heeft het initiatief genomen om middels de inzet van het grote publiek meer te weten te komen over de donkere materie/energie in het heelal. Dat doen zij door middel van de zogeheten GRavitational lEnsing Accuracy Testing 2008 (GREAT08) PASCAL Challenge, kortweg de GREAT08 PASCAL Challenge genoemd. 23% van het gehele heelal schijnt uit donkere materie te bestaan en maar liefst 72% uit donkere energie. Desondanks weet niemand wat deze mysterieuze goedjes precies zijn. De 38 sterrenkundigen van 19 wetenschappelijke instituten willen daarom meer te weten komen over donkere m/e en dat kan het beste door onderzoek middels gravitationele lensvorming. Dat wil zeggen dat de vorm van sterrenstelsels enigzins wordt vervormd doordat het licht van de stelsels door de gravitationele werking van tussenliggende donkere materie wordt verbogen. De GREAT08 Challenge bevat 200 Gb aan data van 30 miljoen sterrenstelsels en het publiek wordt gevraagd mee te werken aan onderzoek van die stelsels. Het gaat daarbij met name om het bepalen van de zogenaamde shear (g), wat in het Nederlands geloof ik schuifspanning heet. In het plaatje hieronder zie je het wat duidelijker: door de gravitationele lensvorming wordt het stelsel iets dunner.

Naast shear zijn ook nog atmosferische verstoringen en afwijkingen in telescoop en CCD-camera er de oorzaak van dat het oorspronkelijke sterrenstelsel (helemaal links) op de foto te zien is als een vaag vlekje (helemaal rechts). Van dat vage vlekje moet dus worden vastgesteld hoeveel de shear bedraagt. Met de inzet van het grote publiek lijkt de GREAT08 Challenge erg veel op Galaxy Zoo, waarin geïnteresseerden ook mee kunnen doen om sterrenstelsels te catalogiseren en analyseren. Ik heb wel sterk het idee dat de GREAT08 Challenge minder publieksvriendelijk is, als ik even afga op het Challenge handboek, 32 pagina’s dik, dat je door mag worstelen om mee te kunnen doen met het onderzoek. Met recht dus een echte uitdaging. ;-) Wie mee wil doen moet hier zijn. Een video over de GREAT08 Challenge is hier te zien. Bron: Physics.org.

Onderwerp: donkere materie/energie Tags:

Switch to our mobile site