19 juni 2019

Theorie donkere materie onder vuur door dwergstelsels en lage helderheidsstelsels

Het sterrenstelsel Centaurus A, Credit: SO/WFI, MPIfR/ESO/APEX/A Weiss et al, NASA/CXC/CfA/R Kraft et al)

De theorie van de donkere materie, die stelt dat zo’n 27% van alle massa/energie in het heelal uit donkere materie bestaat en waar afgelopen decennia veel indirect bewijs voor vergaard is, ligt de laatste tijd onder vuur en wel door de volgende twee waarnemingen:

  • ten eerste is daar de waarneming dat dwergsterrenstelsels bij grote sterrenstelsels zoals de Melkweg, het Andromedastelsel en zoals onlangs gemeten bij Centaurus A, zich niet verspreid in een grote bolvormige halo rondom het grote stelsel bevinden, maar ze zich allemaal op lijken te houden in een vlak, evenwijdig aan de schijf en dat de dwergstelsels met de schijf mee lijken te bewegen – in het geval van Centaurus A bij 14 van de 16 dwergstelsels. Dat is in tegenspraak met kosmologische simulaties van grote structuren in het heelal, die uitgaan van donkere materie als een soort van ruggegraat van die structuren en die juist die halo’s met kriskras door elkaar vliegende dwergstelsels voorspellen.

    De dwergstelsels bij Centaurus A liggen duidelijk in een bepaald vlak t.o.v. Centaurus A. Credit: Müller, Oliver et al. arXiv:1802.00081 [astro-ph.GA]

  • Ten tweede is er de waarneming dat de zogeheten low surface brightness galaxies (LSB-galaxies), diffuse gasrijke sterrenstelsels met een oppervlaktehelderheid die lager ligt dan de hemelachtergrond ‘s nachts, lijken te voldoen aan de Tully-Fisher relatie. Die relatie, in de jaren zeventig opgesteld door de sterrenkundigen R.B. Tully en J.R. Fisher, stelt dat er een verband is tussen de intrinsieke helderheid van sterrenstelsels en de omloopsnelheid van de sterren in de schijf. Omdat die omloopsnelheid ook één van de manieren is om de hoeveelheid verborgen, donkere materie in een sterrenstelsel vast te stellen is de FR-relatie een belangrijke empirisch vastgestelde relatie.

    De Tully-Fisher relatie van sterrenstelsels. Bovenaan heldere stelsels (HSB’s), onderaan zwakke stelsels (LSB’s).

    Omdat LSB-stelsels voldoen aan de FR-relatie (zie afbeelding hierboven) wordt er gezegd dat ze voor het grootste gedeelte (>95%) bestaan uit donkere materie. Maar sterrenkundigen als Stacy McGaugh zijn van mening dat juist het omgekeerde geldt: waarom zouden LSB-stelsels qua samenstelling van gewone en donkere materie afwijken van gewone sterrenstelsels, waarom zou de gewone materie er verdwenen zijn en zou er verhoudingsgewijs meer donkere materie zijn? McGaugh denkt dat er iets anders aan de hand is: de theorie van de zwaartekracht klopt niet, er zou sprake zijn van een gemodificeerde theorie van de de zwaartekracht. De LSB’s lijken dus uit meer donkere materie te bestaan, maar dat is volgens McGaugh onjuist en moet er juist gesleuteld worden aan de wetten van Newton, die aan de basis staan van de theorie van de donkere materie.

De discussie over de waarnemingen en de implicaties ervan is volop gaande en het laat goed zien dat theorieën zich altijd staande moeten houden tegen de waarnemingen, dat ze niet in tegenspraak met elkaar mogen zijn. Het zou bijvoorbeeld kunnen dat er in het Lambda-CDM model, het model dat uitgaat van donkere energie (Lambda) en koude donkere materie (CDM), iets niet goed zit en dat dwergstelsels zich helemaal niet in een halo formeren. Ik hou jullie op de hoogte van het verdere verloop van de discussie. Bron: Starts with a Bang + Backreaction.

Reacties

  1. Samen met Mordehai Milgrom over MOND publiceren, dat laat je dan niet zomaar los 🙂
    Maar sinds gravitatie golven met de lichtsnelheid propageren is MOND zo dood als een pier.
    https://arxiv.org/abs/1301.0822

Laat wat van je horen

*

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

%d bloggers liken dit: