19 januari 2019

Sterrenstelsel zónder donkere materie ontdekt – goed nieuws voor het donkere materiemodel

Dat is ‘m, NGC 1052-FD2. Credit: NASA/ESA/P. van Dokkum

Een team van sterrenkundigen onder leiding van Pieter van Dokkum (klinkt Nederlands, is ‘ie ook, maar hij werkt op de Yale Universiteit in de VS) hebben een sterrenstelsel ontdekt dat nagenoeg geheel bestaat gewone materie en waar bijna geen donkere materie in voorkomt. Het gaat om NGC 1052–DF2, een vaag, lichtzwak ‘ultradiffuus’ sterrenstelsel dat zo groot is als ons Melkwegstelsel en dat 65 miljoen lichtjaar van ons vandaan ligt in het sterrenbeeld Walvis (Cetus), vlakbij het grote elliptische sterrenstelsel NGC 1052 (zie afbeelding hierboven en beneden).

NGC 1052 en NGC 1052-DF2. NASA/ESA/P. van Dokkum

Het sterrenstelsel is door Van Dokkum en z’n team bestudeerd met behulp van de Dragonfly Telephoto Array, een soort van goedkoop zelfbouw-observatorium in de Amerikaanse staat New Mexico, bestaande uit 48 Canon 400 mm telelenzen, die als één superlens functioneren, waarmee zeer goed sterrenstelsels met een lage oppervlaktelichtkracht waar te nemen zijn (zie de afbeelding hieronder).

De Dragonfly Array (Credit: P. van Dokkum).

Zoals gezegd is NGC 1052-DF2 ongeveer zo groot als onze Melkweg, maar met z’n 200 miljoen zonsmassa bevat ‘ie ongeveer 250 keer zo weinig massa. Met de Dragonfly wist men van tien bolvormige sterrenhopen in het stelsel spectra te maken. Daarmee kon men de zogeheten snelheidsdispersie meten, dat wil zeggen de verspreiding van de snelheden (van de laagste tot en met de hoogste snelheden) en die bleek erg klein te zijn, dat wil zeggen dat alle tien bolhopen zo’n beetje dezelfde snelheid hadden. In de afbeelding hieronder zie jet het spectrum van één van de waargenomen bolhopen.

Credit: Gemini Observatory / NSF / AURA / W.M. Keck Observatory / Jen Miller / Joy Pollard

Op basis van die snelheden kon men de zogeheten dynamische massa bepalen van NGC 1052-DF2, dat is de totale massa (donkere materie plus gewone materie) en die bleek 3,4 x 10^8 zonsmassa te zijn. Vervolgens bleek de massa van gas en sterren van het stelsel 2 x 10^8 zonsmassa te zijn, nagenoeg net zoveel dus als de totale massa. En dat betekent dat er in dit ‘luchtige’ sterrenstelsel heel weinig donkere materie zit, pakweg 400 keer zo weinig als verwacht. De waarnemingen aan de tien bolhopen zijn bevestigd met onder andere de Hubble ruimtetelescoop.

Het mag vreemd klinken, maar het ontdekken van een sterrenstelsel zonder donkere materie is goed nieuws voor de modellen die uitgaan van het bestaan van donkere materie. Theorieën die zeggen dat er helemaal geen donkere materie bestaat, zoals de Modified Newtonian Dynamics (MOND) en de emergente zwaartekracht, zeggen dat de zwaartekracht anders werkt dan de wetten van Newton en Einstein zeggen en dat het lijkt alsof er donkere materie is. Maar zoals Van Dokkum zegt zou dat voor alle sterrenstelsels moeten gelden en dat zou je in alle sterrenstelsels schijnbaar donkere materie moeten zien. Oftewel “Alternatives to dark matter have trouble with this object”, zegt Van Dokkum. Aan de andere kant moet ook het kamp van de donkere materieaanhangers verklaren waarom sterrenstelsels zoals NGC 1052-DF2 zonder materie kunnen bestaan1. Kennelijk is er een manier dat gewone en donkere materie door bepaalde mechanismen kunnen scheiden, zoals eerder ook al in waargenomen in de beroemde Bulletcluster. Wellicht heeft NGC 1052-DF2 een periode meegemaakt van hevige stervorming en zijn door krachtige sterrenwinden en supernovae die daarbij zijn opgetreden gas en donkere materie uit het stelsel verdreven. Vandaag verscheen in Nature een vakartikel over het bijzondere sterrenstelsel NGC 1052-DF2. Bron: Hubble + Quanta Magazine + Astrobites + Phys.org.

Noten
  1. Of sterrenstelsels met alleen maar donkere materie, zoals Dragonfly 44 – yep, ontdekt met hetzelfde instrument []

Reacties

  1. Nu nog even ontdekken dat er in het sterrenstelsel geen (of een heel klein) zwart gat voorkomt.
    Of dat er wel een zwart gat voorkomt dat geen brandstof had in de omgeving waardoor dit zwarte gat geen donkere materie en donkere energie kon produceren.
    Aan de andere kant bestaan er sterrenstelsels bijna geheel bestaande uit donkere materie. Het zwarte gat hier heeft juist alles omgezet. Tot nu toe klopt het allemaal nog aardig.

  2. Het lijkt erop dat we hier te maken hebben met drievoudige overmatig grote bolclusters elk voorzien van een centraal zwart gat ( = donkere materie) die samen werken in de beinvloeding van het lokale vacuum en de “emerging” zwaartekracht effecten op lokaal plasma van dat vacuum..

    • Leo, zwarte gaten worden volgens mij gewoon onder normale materie geschaard (al is het wel een zeer afwijkende vorm ervan) en niet onder donkere materie. Bolhopen kunnen inderdaad in hun centrum een massief zwart gat hebben, maar die zijn een tussenmaatje (pakweg 1000 tot 100.000 zonsmassa).

  3. Voor nadere info kijk op mijn website

  4. Opdebeeck Marc zegt:

    Het DF2 melkwegstelsel heeft symptomen van geen donkere materie te hebben omdat dit stelsel een cataclystisch verleden heeft gehad waardoor zijn systeem in zijn totaliteit verstoord is. Een paar duizenden tot miljoenen jaren geleden was er een botsing met een ander galactisch stelsel waardoor zijn systeem van organisatie structureel veranderd is. Hierdoor is zijn zwaartekrachtsysteem fel naar beneden gehaald. Gevolgen hiervan zijn dat er geen zwart gat en geen duidelijke accretie zone overgebleven is.
    Donkere materie is niet wat men denkt dat het is. Het is geen materie of deeltjes die men kan opsporen maar een structurele opbouw van een systeem zoals een melkwegstelsel die de verhoogde snelheid van sterren in de buitenste regionen verklaard.
    Het fenomeen van DF2 is volledig te verklaren met de basiswetten van het universum en de daaraan verbonden gravitatiewetten.

  5. Opdebeeck Marc zegt:

    Het DF2 systeem zal in de loop der duizenden tot miljoenen jaren weer een hersteld totaal systeem vormen waardoor zijn gravitatieveld optimaal uitgewerkt wordt. Een beetje zoals bij stervorming zelf .
    Vanaf dan zal de structurele opbouw van alle sterren samen weer het effect hebben van de donkere materie.
    Het is niet eerst donkere materie die het sterrenstelsel vormt maar wel de materie die door ordening de donkere materie en het zwarte gat vormen.

  6. Nature van 28 maart over DM; het DAMA project, zou het dan toch bestaan?
    Beguiling dark-matter signal persists 20 years on
    Physicists at experiment in Italy continue to see a data fluctuation that they say represents dark matter — but the mystery deepens.

    • Marc Opdebeeck zegt:

      Nico, zolang men geen volledige theorie van alles heeft, gaat men allerlei zaken meten die ze niet kunnen plaatsen.
      Donkere materie en donkere energie, namelijk de gevolgen ervan zijn daar voorbeelden van.
      Ook het LIGO project heeft zogezegd zwaartekrachtgolven gemeten. Eigenlijk weten ze niet wat ze gemeten hebben. Ze veronderstellen dat het iets te maken heeft met zwaartekracht.
      Dus een nieuwe theorie van alles ontbreekt om oa deze natuurverschijnselen te verklaren. Vanuit deze theorie kan men afleiden wat men gemeten heeft.
      Al onze huidige modellen schieten vreselijk te kort. Ze hebben betrekking op nauwelijks 5% van het heelal en 95 % hebben ze geen flauw idee van.
      Zelfs In die 5% doen zich nog grote mysteries voor.
      Inderdaad ze gaan nog ff bezig zijn op deze manier.

      • @Marc, LIGO heeft nu juist een ultieme waarneming gedaan die bewijst dat theorie in praktijk bevestigt kan worden. Gravitatie golven bestaan echt en dat is ook nog eens gelijktijdig bevestigd met optische waarnemingen inclusief spectrale informatie dat exact aangeeft wat de oorzaak is. Dit is keihard bewijs. Voor DM en DE is het even wachten op een savant die net als Einstein alle info van zijn collega´s op een hoop gooit en Eureka roept.

        • Marc Opdebeeck zegt:

          Nico, je hebt gelijk dat ze de zwaartekrachtgolven gemeten hebben als vervorming van de ruimte tijd die optreedt bij grote massaverplaatsingen. Bij twee systemen (zwarte gaten) die tot één groter versmelten of een systeem dat explodeert met groot energieverlies geeft rimpelingen in de ruimte tijd. Eigenlijk verandert de structuur van de ruimte tijd plaatselijk en dus ook de effecten van de donkere materie. De gemeten zwaartekrachtgolven die door het LIGO project gemeten zijn hebben dus meer te maken met donkere materie dan men denkt. Ik bedoelde in mijn vorige commentaar dat de gravitatie zelf niet werkt met zwaartekrachtgolven. De hoeveelheid massa bepaalt wel de sterkte van de gravitatie en ook het effect van donkere materie. Ik vind de benaming “zwaartekrachtgolven” een beetje ongepast.

  7. Marc Opdebeeck zegt:

    Nico, je hebt gelijk dat ze de zwaartekrachtgolven gemeten hebben als vervorming van de ruimte tijd die optreedt bij grote massaverplaatsingen. Bij twee systemen (zwarte gaten) die tot één groter versmelten of een systeem dat explodeert met groot energieverlies geeft rimpelingen in de ruimte tijd. Eigenlijk verandert de structuur van de ruimte tijd plaatselijk en dus ook de effecten van de donkere materie. De gemeten zwaartekrachtgolven die door het LIGO project gemeten zijn hebben dus meer te maken met donkere materie dan men denkt. Ik bedoelde in mijn vorige commentaar dat de gravitatie zelf niet werkt met zwaartekrachtgolven. De hoeveelheid massa bepaalt wel de sterkte van de gravitatie en ook het effect van donkere materie. Ik vind de benaming “zwaartekrachtgolven” een beetje ongepast.

Laat wat van je horen

*

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

%d bloggers liken dit: