Site pictogram Astroblogs

’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.

FacebookTwitterMastodonTumblrShare
Mobiele versie afsluiten