Voyager 1. Credit: NASA

Op het moment dat ik dit schrijf bevindt de in 1977 gelanceerde Voyager 1 zich op 145 Astronomische Eenheden van de aarde, da’s 21,7 miljard km. Je zou denken dat zo’n ruimteschip wat wetenschappelijke waarnemingen weinig meer kan betekenen, maar niets is minder waar. Wat is ’t geval: dankzij metingen met onder andere de Voyager 1 heeft men kunnen vaststellen dat donkere materie niet bestaat uit oer-zwarte gaten, dat zijn hypothetische zwarte gaten die tijdens de oerknal 13,8 miljard jaar geleden zijn gevormd. Tsjonge, waar zo’n ruim 41 jaar oud ruimteschip niet goed voor is!

Dergelijke ‘Primordial Black Holes’ (PBH’s) zouden via Hawking straling het melkwegstelsel moeten overspoelen met elektronen en positronen. Door het magnetisch veld van de zon zouden deze deeltjes de aarde niet kunnen bereiken, maar van dat zonneschild heeft de Voyager 1 geen last, want die bevindt zich buiten de heliopauze, de grens van het gebied waarin de zonnewind de overheersende stroom van deeltjes is. Buiten die heliopauze heb je niet die zonnewind, maar de kosmische straling die uit alle delen van de melkweg en daarbuiten komt.

De positie van Voyager 1 buiten de heliopauze. Credit: NASA/JPL-CALTECH

De Voyager 1 heeft een nog werkende detector aan boord die de stroom van elektronen en positronen kan meten, het Cosmic Ray Subsystem (CRS). En met de data daarvan waren twee sterrenkundigen, Mathieu Boudaud en Marco Cirelli, in staat om een bovenlimiet te bepalen voor de hoeveelheid donkere materie die zou bestaan uit die oer-zwarte gaten. Van donkere materie weet men dat ’t bestaat en dat maar liefst 85% van alle materie in het heelal eruit zou bestaan. Het kan alleen niet direct waargenomen worden, omdat het vermoedelijk alleen via de zwaartekracht met gewone materie reageert en niet via andere natuurkrachten – behoudens ideeën dat het ook via de zwakke wisselwerking kan reageren. Vele wetenschappers proberen al lang deeltjes donkere materie te detecteren, maar dat heeft tot nu toe nog niets concreets opgeleverd. Na de detectie van zwaartekrachtgolven met de LIGO detector kwam het idee in zwang dat donkere materie wellicht deels gevormd wordt door zwarte gaten (zie de afbeelding hieronder).

Overzicht van alle tot nu toe gedetecteerde zwaartekrachtgolven door ‘mergers’ van zwarte gaten én neutronensterren. LIGO/Frank Elavsky/Northwestern

De berekeningen van Boudaud en Cirelli op grond van de Voyager 1 data laten zien dat alle oer-zwarte gaten met een massa lichter dan 10^16 gram – da’s pakweg de massa van een 12 km grote planetoïde, zoals 951 Gaspra – hooguit 0,1% van de donkere materie kunnen vormen. Eerder was al vastgesteld dat donkere materie niet kan bestaan uit zwaardere zwarte gaten. Bij deze berekeningen hebben Boudaud en Cirelli ook gebruik gemaakt van metingen met de AMS-02 detector, die zich aan boord van het internationale ruimtestation ISS bevindt. Hier het vakartikel van Boudaud en Cirelli. Bron: Francis Naukas.