17 juni 2021

Ontstaan snelle radiouitbarstingen door ‘boeren’ van donkere materie?

Credit: Jingchuan Yu, Beijing Planetarium

Een paar jaar terug kende niemand het verschijnsel, maar nu zijn Fast Radio Bursts (FRB’s) een vaak waargenomen verschijnsel, waar de sterrenkundigen nog geen goede verklaring voor hebben. Ze worden ook wel Lorimer Bursts genaamd, naar de sterrenkundige D.L. Lorimer (Parkes Observatorium, Australié), die deze korte, heldere uitbarstingen in het radiogedeelte van het spectrum tien jaar geleden voor het eerst waarnam. Tot voor kort waren er twee verklaringen voor: uitbarstingen van gewone sterren (‘stellar flares’) en samensmeltende neutronensterren. Sinds kort is er een derde verklaring, bedacht door Jim Fuller en Christian Ott. Dit tweetal legt een direct verband tussen de FRB’s en het raadsel van de vermiste pulsars. In de kern van ons eigen Melkwegstelsel, binnen een straal van pakweg 33 lichtjaar, komen zeer veel zware sterren voor, maar er is niet één pulsar te vinden, snel ronddraaiende neutronensterren, wiens radiobundel naar de aarde gericht is. Je zou verwachten dat vanuit die richting vele pulsars te zien moeten zijn, maar dat is er dus niet eentje, afgezien van één enkele magnetar, J1745-29.

Model van een pulsar. Credit; Wikipedia Commons.

Fuller en Ott komen met het volgende als verklaring voor de FRB’s én de vermiste pulsars: daar in de kern van de Melkweg is de dichtheid van donkere materie hoger dan bij ons, het gedeelte van de Melkweg waar het zonnestelsel ligt, 27.000 lichtjaar van de kern vandaan. We weten dat donkere materie bestaat en dat het zo’n 85% van alle materie in het heelal vormt, alleen kunnen we het niet zien. Fuller en Ot denken dat er wel degelijk pulsars kunnen ontstaan in de kern van de Melkweg, maar dat die vanwege de donkere materie een kort leven beschoren zijn: als er een pulsar (of eigenlijk neutronenster) is, dan komen de deeltjes donkere materie daarmee in botsing en zullen deze langzaam naar de kern van de pulsar zakken. De donkere materie verzamelt zich in de kern en dat zorgt er op den duur voor dat de massa van de pulsar een kritische grens overschrijdt en dat de pulsar ineenstort tot een zwart gat. Dat gaat gepaard met een laatste uitbarsting, die we op aarde als de FRB waarnemen, een soort van laatste boer na de maaltijd, die de donkere materie in de kern van de pulsar heeft gelaten.

Bovenste helft: de dichtheid van gewone materie en donkere materie als functie van de afstand tot de kern van de sterrenstelsels. Onderste afbeelding: de frequentie (‘rate’) van FRB’s, welke hoger ligt in de kern van sterrenstelsels.

Fuller en Ott hebben berekend dat er gemiddeld één FRB per 100 jaar in een sterrenstelsel plaatsvindt. Op basis van het aantal zichtbare sterrenstelsels aan de hemel komen ze op zo’n 5000 FRB’s, die per dag waar te nemen zijn, de helft van het daadwerkelijke aantal dat nu waargenomen wordt. Bron: Astrobites.

Comments

  1. Dick+Mesland zegt

    Moet ik hieruit begrijpen dat donkere materie verdicht kan worden?
    En kan dat alleen met behulp van gewone materie (donkere deeltjes in botsing met een neutronenster)?
    En waarom zakken deze deeltjes dan naar de kern?
    Tenslotte zouden de donkere deeltjes zichzelf kunnen verdichten tot een zwart gat?
    Een duistere materie..
    Dick

    • Ja, de dichtheid van donkere materie neemt inderdaad toe dichter bij de kern van de Melkweg. Zie de blauwe stippellijn in de bovenste grafiek. Het is ook vanwege die hogere dichtheid van donkere materie dat ze denken dat dáár de deeltjes donkere materie met elkaar in botsing kunnen komen en vervolgens annihileren, iets dat in de verder weg gelegen regionen van de Melkweg, zoals het gedeelte waar het zonnestelsel zich bevindt, niet zal gebeuren. De DM-deeltjes botsen tegen de neutronenster, nemen daardoor in massa toe, zakken vervolgens naar de kern van de neutronenster en dat zorgt er op den duur voor dat de neutronenster de kritische massagrens overschrijft, de zogeheten Oppenheimer-Volkofflimiet. De neutronenster kan z’n eigen gewicht niet meer dragen en implodeert daarom tot een zwart gat.

  2. Dick+Mesland zegt

    Maar in die neutronenster-kern annihileren de DM deeltjes elkaar niet? Ondanks de enorme dichtheid?
    Dick

    • Ja, dat is een goede vraag. Daar in de kern van die neutronenster zitten de deeltjes donkere materie op een kluitje samen met de neutronen, in een zeer compacte samenstelling. Ik denk dat ze daar minder gemakkelijk kunnen annihileren dan ‘buiten’.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: