23 oktober 2018

Telescopennetwerk maakt superscherpe foto van een zwaartekrachtlens

De radiobon (een zwart gat dat materiaal uitspuwt) op 11,7 miljard lichtjaar afstand verschijnt als een radioboog vanwege de sterrenstelsels op 3,9 miljard lichtjaar afstand die werken als een zwaartekrachtlens. Credit: C. Spingola

Met behulp van een wereldwijd netwerk van radiotelescopen heeft een internationaal team van sterrenkundigen onder Nederlandse leiding een van de scherpste radiofoto’s ooit van een zwaartekrachtlens gemaakt. Deze opname bevestigt dat donkere materie ongelijk is verdeeld in een groep sterrenstelsels. De onderzoekers publiceren hun bevindingen vandaag in het vakblad Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Sterrenkundigen willen weten hoeveel donkere materie aanwezig is in sterrenstelsels, en hoe het is verdeeld. Deze kennis is namelijk nodig om te weten hoe het heelal in de loop van de tijd is gegroeid en veranderd. Huidige theorieën voorspellen dat er vier keer zoveel donkere materie in het heelal is als het normale materiaal dat we kunnen zien. Een reden hiervoor is dat veel sterrenstelsels heel snel roteren, en zonder de extra massa van donkere materie zouden ze uit elkaar vliegen.
“Deze missende donkere materie is misschien verstopt in dwergsterrenstelsels”, zegt eerste auteur Cristiana Spingola van de Rijksuniversiteit Groningen. “Volgens berekeningen zouden duizenden dwergsterrenstelsels rondom een sterrenstelsel zoals onze Melkweg moeten cirkelen. Maar tot op heden zijn er slechts ongeveer honderd gevonden. Donkere materie is namelijk onzichtbaar, wat kan verklaren dat de dwergsterrenstelsels moeilijk te vinden zijn.”

Zo ontstaan zwaartekrachtslenzen. Credit: NASA, ESA, L. Calcada.

Een manier om donkere materie zichtbaar te maken, is om het effect te bestuderen dat haar zwaartekracht heeft op andere objecten. Dit wordt een zwaartekrachtlens genoemd: de zwaartekracht van donkere materie buigt het licht af van een object dat zich achter de donkere materie bevindt (zie de afbeelding hierboven). In dit onderzoek hebben de sterrenkundigen donkere materie bestudeerd in een groep sterrenstelsels op 3,9 miljard lichtjaren van de aarde. Deze sterrenstelsels werkten als een vergrootglas voor een radiobron verder weg: een zwart gat dat een straal van materiaal uitspuwt op 11,7 miljard lichtjaar van de aarde.
De foto van de resulterende radioboog is bijzonder, omdat er nog nooit zo’n scherp beeld met deze techniek is gemaakt. Normaal gesproken zijn zulke foto’s onscherp, met maar een klein gedeelte van de boog zichtbaar. De sterrenkundigen hebben deze opname gemaakt door de waarnemingen van 24 radiotelescopen van over de hele wereld samen te voegen, waaronder die van de Westerbork Synthese Radio Telescoop van het Nederlands instituut voor radioastronomie, ASTRON. De gegevens werden samengevoegd door de supercomputer van JIVE in Dwingeloo.

Uit de nieuwe foto konden de onderzoekers de afstand, helderheid en grootte van het zwarte gat bepalen. Daarnaast konden ze dankzij het lens-effect zien hoe de donkere materie verdeeld is in de groep sterrenstelsels: namelijk klonterig en ongelijk. “Dat kan betekenen dat er zich onzichtbare dwergsterrenstelsels in dat gebied bevinden, of een andere onbekende structuur van donkere materie, maar we weten het niet zeker”, zegt Spingola.
Om de eigenschappen van donkere materie beter te begrijpen, past het team nu geavanceerde numerieke algoritmen toe om de aard van de klonterige donkere materie te kwantificeren. Maar ze zijn ook op zoek naar meer radiobogen zoals deze. “Er zijn slechts een beperkt aantal zwaartekrachtlenzen geschikt voor dit onderzoek”, zegt projectleider John McKean van ASTRON en de Rijksuniversiteit Groningen. “Maar met behulp van het wereldwijde netwerk van radiotelescopen verwachten we in de toekomst meer van dit soort gigantische radiobogen te vinden.” Bron: ASTRON.

Reacties

  1. De 2 plaatjes zetten mij meteen weer aan het denken…
    1- Van een lens verwacht je dat die symmetrische blobs links en rechts (op 10 en 4 uur) gespiegeld zouden moeten zijn, dus beide rode oogjes aan de binnenkant of buitenkant, zie uitvergroting.
    https://www.astron.nl/astrowiki/lib/exe/fetch.php?cache=&media=propaganda:appp2014:mckean_poster1_new.png
    2- een heel scala aan fotonen (of EM straling) passeert de gravitatiebron op verschillende afstanden en focusseren dus op verschillende afstanden voor en achter de aarde en zetten het beeld achter het focus zelfs op zijn kop. In theorie zie je dan een wazige cirkel die opgevuld is tot aan het centrum (het exacte focus van de fotonen die op de juiste afstand de gravitatiebron zijn gepasseerd). Die cirkel heeft feitelijk een oneindige diameter.
    Ofwel, waar is de rest van het plaatje 🙂

    • Wat #1 betreft: zo’n lenscluster is niet zoals een echte lens perfect symmetrisch. De cluster (mix van gewone en donkere materie) kan ongelijk verdeeld zijn. Daarmee kan dus ook het beeld van het achterliggende sterrenstelsel niet symmetrisch zijn, zoals ook te zien is. Is de cluster qua massaverdeling wel goed symmetrisch, dan is het beeld dat ook en dan krijg je een Einsteinring. En daarmee is ook #2 beantwoord: die complete cirkel krijg je alleen als je een Einsteinring hebt.

  2. Ill Matilled zegt:

    “Om de eigenschappen van donkere materie beter te begrijpen, past het team nu geavanceerde numerieke algoritmen toe om de aard van de klonterige donkere materie te kwantificeren.”

    Ze doen dit natuurlijk zodat ze maar een paar parameters hoeven te veranderen in de al lopende/draaiende modellen (bouwtecniek/klimaat/moleculair onderzoek) op de supercomputer(s) want anders gaan de kosten snel oplopen of is er gewoon geen plek in de timeslot.

    Ze zien een ongelijke verdeling en associëren dat waarschijnlijk terecht met ‘klonteringen’ oftewel locale concentraties van iets (donkhere mateerie) dat dan cumulatief het effect veroorzaakt waardoor het model dat voor drie kwart de natuurkrachten kan uitleggen niet belachelijk snel op zijn bek gaat.

    Het is niet persé desperaat maar wel licht avontuurlijk en empirisch logisch wat natuurlijk goed past bij de astro-moraal helden van Dwingeloo en omstreken. Een fel schijnend stuk van subsidie waardig denken en een onverbalste weergave van opvallende disabundantie aan het ingeven op tegenslag en (deels) vrij incorrecte theorieën.

    Met andere woorden, dames en heren, ASTRON ruikt bloed.

    De ongrijpbare donkere matherie heeft zich in een vlaag van natuurlijke naakte waarheid (observatie) onherroepelijk verraden en zijn de pientere zielen van de onomstotelijk dappere ASTRON naarstig op zoek gegaan naar de coördinator die de tijd voor projecten op de kompjoeter regelt.

    Dat gezegd, we kijken niet eens meer van.op van een object met een hoge red shift waarde (z) dus we zijn steeds meer comfortabel met het observeren van niet lokale objecten op regelmatige basis. Een duidelijk teken van technologische vooruitgang en het aanhouden van de intentie en nieuwsgierigheid om onze kennis steeds verder uit te diepen.

  3. “onzichtbare dwergsterrenstelsels in dat gebied” zullen de oorzaak zijn, indien die stelsels bestaan grotendeels uit zwarte gaten die dit ruimte-lens effect veroorzaken.

  4. Conclusie: donkere materie is gelijk aan zwarte gaten

  5. Dus de idee is dat de black hole overblijfselen van z.g. merger galaxies ( dwarf galaxies) aan de buitenkant van de centrale galaxy halo moeten zijn gepositioneerd om een zo groot lens oppervlak te verklaren.
    Als voorbeeld zie:
    Dwarf Galaxies and Their Relation with Dark Matter Based Galaxy Anchor Black Holes (Gabhs).
    https://www.researchgate.net/publication/324497489_Dark_Matter_Black_Hole_Galaxy_Hierarchy_according_to_Quantum_FFF_Theory

Laat wat van je horen

*

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