16 juli 2020

‘t Is een idee: donkere materie in de aardkern en in de kern van sterren

IceCubeArtistLongest

Credit: arXiv:1509.07525.

Zo in één keer komen er binnen enkele dagen drie nieuwsberichten binnendruppelen, die allemaal uitgaan van hetzelfde idee: dat er donkere materie zit in de kern van de aarde en van sterren. De berichten even op een rijtje:

  • allereerst het idee dat er donkere materie zit in de kern van de aarde. Het drietal natuurkundigen J. Feng, J. Smolinsky en P. Tanedo komt er mee aanzetten in dit artikel, dat op de arXiv is geplaatst. Daar in die dichte, hete aardkern zouden de deeltjes donkere materie annihileren en volgens het drietal omzetten in een zogeheten donker foton, een hypothetisch deeltje dat kenmerken heeft die ‘m doen lijken op een foton, een lichtdeeltje. De donkere fotonen zouden vervolgens net zoals neutrino’s ongehinderd door de aarde naar buiten vliegen. Een klein deel ervan zou vervolgens in een neutrino-detector zoals IceCube in het zuidpoolijs gedetecteerd kunnen worden, doordat het donkere foton af en toe vervalt in een elektron en een muon (zie afbeelding hierboven).
  • dan het idee dat donkere materie ook in de kern van sterren kan zitten. Opnieuw is er een drietal natuurkundigen in het spel, dit keer de Portugese natuurkundigen Richard Brito en Vitor Cardoso en hun Japanse collega Hirotada Okawa. In hun vakartikel, ook op de ArXiv te vinden, gaan ze uit van lichte deeltjes donkere materie, de zogeheten axionen. Die zouden zich in de centra van sterren moeten bevinden en van daaruit zouden ze trillingen in het binnenste van de ster veroorzaken, die door asteroseismologen gedetecteerd zouden kunnen worden, sterrenkundigen die kijken naar sterbevingen. Doordat energie weglekt door deze trillingen wordt voorkomen dat de kern zwaarder wordt en uiteindelijk ineen klapt tot zwart gat. Sterker nog: zelfs als de sterkern zou botsen en samensmelten met een andere, minder zware sterkern zou het netto resultaat zijn dat de ster minder zwaar is. Hieronder een simulatie van zo’n botsing van sterkernen, waar donkere materie in zit.

    darkmatterst

    Credit: Brito, et al. ©2015 American Physical Society

  • Derde idee, dit keer bedacht door slechts één natuurkundige, te weten Joseph Bramante: type Ia supernovae zouden veroorzaakt kunnen worden door donkere materie, in dit geval weer een andere variant, te weten de zogeheten asymmetrische donkere materie. Van dit type supernovae weten sterrenkundigen al decennia dat ze ontstaan doordat witte dwergen door massatoevoer te zwaar worden en dan door een thermonucleaire explosie uit elkaar knallen. Witte dwergen knallen uit elkaar als ze de Limiet van Chandrasekhar bereiken, ongeveer 1,4 keer de massa van de zon. In 2014 kwam aan het licht dat diverse type Ia supernovae, die zich relatief dichtbij het Melkwegstelsel voordeden, een witte dwerg betrof die veel lichter was dan die limiet – sommigen wogen slechts 0,9 zonsmassa.

    G299, een supernovarestant, nagelaten door een type ia supernova. Credit: NASA/CXC/University of Texas.

    Bramante denkt dat ze toch exploderen omdat de witte dwergen asymmetrische donkere materie bevatten. ‘Gewone’ donkere materie is zowel materie als antimaterie. bij asymmetrische donkere materie is er een variant van gewone materie en eentje van antimaterie, dus je hebt dan ook donkere antimaterie. De donkere materie in de witte dwergen – niet de donkere antimaterie – zou in de kern van de witte dwerg kunnen botsen tegen de kernen van zuurstof en koolstof en daardoor zou het gravitationeel potentieel van de donkere materie worden omgezet in hitte, hetgeen de witte dwerg zou doen exploderen, ook al is diens massa lichter dan de genoemde limiet. Voor de liefhebbers is hier Bramante’s vakartikel, alweer te vinden op de arXiv.

Bron: Particle Bites + Kijk Magazine +  + Physics World.

Comments

  1. Ik dacht eigenlijk dat het een soort vanzelfsprekend was dat er donkere materie in hemellichamen aanwezig is gezien donkere materie ook meehelpt met het samenklonteren van materie tot sterren en planeten. Het kan toch niet dat na het vormen van een ster of planeet dat de donkere materie weer vertrekt? Of zie ik het vekeerd hoe donkere materie precies meehelpt met de vorming van sterren en planeten?

    • Donkere materie heeft niet de neiging om samen te klonteren in zoiets als planeten of sterren, simpelweg omdat het alleen reageert op de zwakke en gravitationele wisselwerking, Een deeltje donkere materie vliegt dus gewoon dwars door de aarde zonder er iets van te merken, net zoals een neutrino. Vandaar dat het niet zo voor de hand ligt te veronderstellen dat er in de kern van planeten en sterren een concentratie donkere materie zit.

      • Ok… dan moet ik me nog maar eens inlezen hoe donkere materie dan precies heeft meegeholpen aan de vorming van sterren en planeten. 🙂

        http://www.nasa.gov/home/hqnews/2011/feb/HQ-11-045_Herschel_Dark_Matter.html

      • “Iets” wat reageert op de gravitationele wisselwerking lijkt zich, volgens mij, bij uitstek juist te gaan concentreren op plaatsen waar die wisselwerking in ruime mate aanwezig is…. 😕

        – – – –
        On Topic :
        Als ik het goed begrijp …

        Van allerlei objecten in het heelal weten we welke massa ze hebben.
        Met de som van die massa’s hebb en we berekend hoe snel alles rond elkaar moet draaien, en hoe snel alles moet uitdijen. Maar helaas de reken som klopt niet.
        De ‘gevonden’ materie is slechts een ‘fractie’ van wat er volgens rotatie-bewegingen zou moeten zijn.

        De term ‘Donkere Materie’ wordt geïntroduceerd, en er wordt gekwantificeerd dat er 5* meer DM is dan ‘normale materie’.

        Tot zo verre kan ik het nog volgen.

        Maar nu zijn er al 3 onderzoeken die suggereren dat die DM vervolgens in kernen van objecten zitten.
        Dat strookt toch niet met het beginsel om DM te introduceren? Want de massa’s van die objecten zijn al bekend !!! 😕

        – – –
        Ik kan me heel best voorstellen dat DM zich WEL in objecten bevindt: zij worden naar gravitatie-putten getrokken, dus zullen ze daar inderdaad ook aanwezig zijn. 🙂

        .
        Vol verbijstering en verwondering, Groet, Paul
        😉

        • gert1904 gert1904 zegt

          ” Want de massa’s van die objecten zijn al bekend !!!”.

          Dat is ook precies mijn probleem.

          Overigens zijn het drie hypotheses, en niet drie onderzoeken. Voor de betekenis van het begrip hypothese:

          https://www.astroblogs.nl/2015/09/23/feiten-hypothesen-theorieen-en-wetten/

          • Misschien…

            De hypothese(s) dat er ‘wat’ exotische materie in bekende objecten kan zitten, vooral niet uitsluit dat ‘de bulk’ (nog) ongebonden/vrij in het heelal aanwezig is.

            Je leest altijd dat de Aarde uitsluitend ‘normale’ materie bevat, de materie die de chemische elementen ( van het PS ) maken.
            Maar is het diepste boorgat niet iets van 10 km? De Marianentrog is maximaal 11 km. De straal van de Aarde is zo’n 6371km , dus wat weten we er van…. 🙂

            Groet, Paul

  2. Laten we ook maar meteen op zoek gaan naar aardmannetjes, phlogistron en ether.

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: