Donkere materie bij Christiaan Huygens

Gisteravond hield de Leidse promovenda Anne-Marie Weijmans bij sterrenkunde-vereniging Christiaan Huygens een lezing over donkere materie. Een boeiend onderwerp dat hier regelmatig de revue passeert (in m’n donkere energie/materie categorie zitten 24 interessante astroblogjes), dus ik was erg benieuwd naar het verhaal. In twee gedeeltes sprak Weijmans over de geschiedenis, de waarneemmethoden en het onderzoek aan donkere materie. Het was een boeiend relaas, waarin Weijmans duidelijk uitlegde hoe donkere materie, die zoals de naam al zegt onzichtbaar is, toch kan worden gedetecteerd en hoe dit exotische spulletje van invloed is op de rest van het heelal. Duidelijke uitleg bij dit onderwerp is nodig, want donkere materie is een lastig onderwerp omdat niemand zich een voorstelling kan maken van wat het is. Er is nog niemand op Aarde die ooit donkere materie heeft ‘gezien’, dus is het ook lastig te vertellen wat het is. Tot nu toe is het vooral een theoretische excercitie van natuurkundigen, die speculeren over MACHO’s, WIMPS, axionen, neutrino’s en andere kandidaten. Die WIMPS (weakly interacting massive particles) schijnen op dit moment de beste papieren in huis te hebben. Weijmans eigen onderzoek richt zich op studie aan donkere materie in elliptische stelsels. In spiraalstelsels, zoals onze eigen Melkweg, is de aanwezigheid van donkere materie gemakkelijk aan te tonen door bijvoorbeeld de rotatiekrommen van sterren om het centrum van het sterrenstelsel te bekijken. Maar bij de elliptische stelsels is dat een stuk lastiger. Weijmans is drie keer naar La Palma afgereisd om gebruik te maken van het zogenaamde SAURON-instrument ^[1]Sauron is niet alleen die boze mijnheer met het ene oog uit Lord of the Rings, maar ook een speciaal gebouwd instrument voor de 4,2m William Herschel Telescoop op La Palma.. Ik heb daar eerder al over geschreven in m’n verhaal over Remco v.d. Bosch, die op 3 november 2006 (goh, precies een jaar geleden) sprak over de dynamica van sterrenstelsels. Weijmans had wel pech, want de eerste keer was het bewolkt op het eiland, de tweede keer was de telescoop kapot en de derde keer was er iets met het SAURON-instrument zelf. Het vermoeden ging al snel dat dat laatste mogelijk iets te maken zou hebben met de aanwezigheid van de geachte voorzitter van Huygens een week eerder op La Palma. Hij kreeg geen toegang tot de sterrenwacht waar SAURON aanwezig is en was daar verbolgen over. Toeval? Een onderzoekscommissie gaat het tot op de bodem uitzoeken. 🙂

MOND

Interessante vraag is uiteraard of donkere materie wel bestaat. Basis van alle waarnemingen tot nu toe is de gravitatiewet van Newton. Er zijn sterren- c.q. natuurkundigen die twijfelen aan de werking van Newton’s wet, met name op grote afstanden. In 1981 kwam daarom Mordehai Milgrom met de zogenaamde Modified Newtonian Dynamics (MOND), die met name de tweede gravitatiewet van Newton aanpast. Maar MOND kan weer een heleboel andere zaken niet verklaren, die door Newton’s wet wél worden verklaard, aldus Weijmans. Kortom, over het bestaan van donkere materie en over de achterliggende basisprincipes van de gravitatiewet is het laatste nog niet gezegd.

Donkere energie

Weijmans wees er ook op dat slechts 4% van het heelal uit gewone materie bestaat. Maar liefst 73% is donkere energie en 23% is donkere materie. Aldus de resultaten van de WMAP-satelliet. Maar ook van donkere energie wordt door sommigen, zoals de bekende Leidse sterrenkundige Vincent Icke, het bestaan betwijfeld. Een jaar geleden kwam de NASA met hét bewijs van het bestaan van donkere energie aan de hand van 24 ver weg staande supernovae. Maar of dat bewijs ook daadwerkelijk wordt gedeeld door anderen is de vraag. Die donkere energie heeft overigens een afstotende werking, tegengesteld aan de gravitatie. Omdat de donkere energie een constante hoeveelheid per cm³ is was deze in het begin van het heelal niet groot. Simpelweg omdat het heelal nog niet zo’n groot volume had. Maar ergens rond de 5 miljardste verjaardag van het heelal nam de donkere energie de overhand en won deze het pleit van de gravitatie in de zogenaamde cosmic tug of war.Afijn, over al dit soort dingen hebben we gisteravond met leden en Weijmans uitvoerig gediscussieerd. En zo hadden we een interessante avond aan de hand van een erg boeiende lezing. Wordt vast en zeker vervolgd! Ik heb de foto’s van de avond op de astroblogs-fotosite gezet.