24 mei 2019

Hoe quasars ons meer vertellen over donkere materie en reïonisatie

Impressie van een superzwaar zwart gat met een accretieschijf in het centrum van een quasar.

Quasars zijn de actieve centra van een sterrenstelsels (‘active galactic nucleus’ of AGN) met een zeer hoge helderheid, meestal zeer ver verwijderd van de aarde. In 1963 werden ze voor het eerst geïdentifceerd door Maarten Schmidt, een Nederlandse astronoom die in de Verenigde Staten werkte. Die hoge helderheid wordt veroorzaakt een superzwaar zwart gat in het centrum van het sterrenstelsel, waarvan de omringende schijf met materie hoogenergetische straling uitzendt wanneer deze naar het zwarte gat wordt getrokken. Die straling vangen we weer op aarde op en omdat de straling vaak een weg van meer dan tien miljard lichtjaar heeft afgelegd kunnen quasars gebruikt worden als manier om meer te weten te komen over het vroege heelal en alles wat er sindsdien gebeurd is. Recentelijk zijn daar twee voorbeelden van te zien geweest:

  • Ten eerste hebben ze door studie van licht afkomstig van quasars de mate van ‘mistheid’ (Engels: fogginess) gemeten, de variatie aan verschillende dichtheden in het vroege heelal. Dat licht kunnen ze met spectrografen opmeten, instrumenten die de spectra van quasars nauwkeurig in beeld kunnen brengen (zie de afbeelding hieronder).Sterrenkundigen onder leiding van Girish Kulkarni (University of Cambridge) keken daarbij in het bijzonder naar de zogeheten ‘Lyman-alpha Forests’ in die spectra, een serie lijnen van geïoniseerd waterstof. Het resultaat was dat bleek dat er in het vroege heelal grote verschillen in dichtheden voorkwamen – men verwachtte een variatie met een factor 2 en dat bleek een factor 500 te zijn! De oorzaak hiervan kwam door grote gebieden met koud waterstof, die zo’n miljard jaar na de oerknal voorkwamen. Door de studie vonden de onderzoekers dat er pas 1,1 miljard jaar na de oerknal een einde kwam aan de fase van reïonisatie, de fase toen door de felle UV-straling van de straling van de allereerste sterren in het heelal het neutrale waterstofgas ioniseerde, d.w.z. dat de elektronen loskoppelden van de atoomkernen. Die 1,1 miljard is later dan wat men eerst dacht. De Epic of Reionisation (EoR) betekende een einde aan de zogeheten donkere eeuwen van het heelal, toen er géén sterren en sterrenstelsels waren (zie de afbeelding hieronder).

    Hier het vakartikel van de groep van Kulkarni over de waarnemingen aan de quasars, verschenen in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: KICC + Astrobites.

  • Ten tweede hebben sterrenkundigen ontdekt dat er een verband is tussen quasars en donkere materie. Een team van sterrenkundigen onder leiding van James Geach (University of Hertfordshire) combineerde waarnemingen die gedaan zijn met de Planck satelliet aan de kosmische microgolf-achtergrondstraling (CMB), het restant van de hete straling afkomstig van de hete oerknal, én waarnemingen aan quasars. Volgens het gangbare Lambda-CDM heelalmodel ontstaan sterrenstelsels op de knooppunten van het zogeheten kosmische web, dat voornamelijk uit de onzichtbare donkere materie bestaat. In die CMB heeft men met Planck zogeheten zwaartekrachtslens-effecten ontdekt, verbuigingen van het licht door die gebieden met hogere dichtheden, waar later sterrenstelsels uit zijn ontstaan. Wat blijkt: de groep van Geach heeft een verband ontdekt tussen de helderheid van een quasar en de massa van de bijbehorende halo van donkere materie. Hoe helderder de quasar, des te meer massa is aanwezig in diens omhullende halo van donkere materie.Een echte verrassing is deze relatie overigens niet, want die relatie tussen de helderheid van quasars en de dichtheid van de donkere materie in de halo van sterrenstelsels was al theotretisch voorspeld. Voor dit onderzoek maakte de groep gebruik van de gegevens van 200.000 quasars, verzameld in de Data Release 14 (DR14) van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Hier het vakartikel van Geach et al over het onderzoek aan de relatie tussen quasars en donkere materie. Bron: ESA.

Reacties

  1. Robert Heijd zegt

    Interessant artikel! Met plezier gelezen.

    Mijn kanttekeningen:
    – Fogginess komt dichter in de buurt van wazigheid, hoe verleidelijk het ook is om zelf woorden te gaan produceren, ‘mistheid’ is geen Nederlands woord.
    – De CMB afkorting in het Nederlands gebruiken lijkt mij niet handig
    – Het gevonden verband tussen quasars en donkere materie is een veronderstelt verband, donkere materie is immers nog niet werkelijk aangetoond te bestaan.

    • Mistheid staat tussen aanhalingstekens met de Engelse term erachter. Dat is keurig opgelost voor zo’n lastig te vertalen woord.

      De afkorting CDM is niet anders dan de afkorting NASA of ISS en heeft zeker binnen de doelgroep van Astroblogs genoeg bekendheid. Sterker, ik heb deze term nog nooit vertaald gezien, zodanig zelfs dat je met ΛKDM of Lambda KDM geen relevant zoekresultaat krijgt.

      Over het verband: er is een verband tussen wormgaten en relativiteitstheorie, ook al zijn wormgaten niet aangetoond en is ook RT zeer waarschijnlijk niet geheel juist. Er zijn verbanden tussen allerlei hypotheses en theorieën. Met die verbanden kun je wetenschap bedrijven. Het is helemaal niet nodig om eerst aan te tonen dat zaken werkelijk bestaan om er verbanden tussen te zien.
      En wanneer is iets werkelijk aangetoond te bestaan? Vrijwel niets. Er is bijv. geen enkel bewijs dat jouw voorouders uit het jaar 900 werkelijk bestaan hebben, je kunt hun bestaan alleen maar afleiden uit het feit dat jij rondloopt.

      • Robert Heijd zegt

        Dank u wel voor uw reactie.

        U mag de vertaling ‘mistigheid’ keurig vinden, ik deel deze mening absoluut niet. Het is een niet bestaand woord en creëert onnodig verwarring naar de betekenis ervan.

        De CMD afkorting is wel wezenlijk anders dan NASA of ISS. Het refereert aan begrip en niet aan een instantie of object. Ik vind dat we anglicismen niet moeten toejuichen en/of nodeloos in stand houden. Ook u alleen richten tot een bepaalde doelgroep is geen valide argument omdat dat uitsluiting van publiek betekent en daarom geen bewijs is van het bestaansrecht van een afkorting.

        Het aangetoonde verband is wel degelijk veronderstelt en door deze nuance weg te laten wordt er minder zorgvuldig gecommuniceerd. U mag overigens mijn voorouders buiten beschouwing laten.

        • Als er alleen “mistigheid” stond, akkoord. Maar dat staat er niet zo. Wie de term niet begrijpt uit de context van het stuk, kan meteen de oorspronkelijke Engelse term opzoeken. Daarom dus dat ik de gekozen oplossing (niet het woord zelf) keurig vind.

          Jij vindt “wazigheid” wellicht duidelijker, maar anderen weer niet. Het is uiteindelijk een gegeven dat niet alle woorden een exacte vertaling hebben en wie daarmee geconfronteerd wordt, zal dan zelf een oplossing moeten aandragen. Sommige lezers zullen zo’n oplossing volgen en anderen niet. Dit is een terugkerend dingetje voor vertalers (zie bijv. de column “Vertaald door…” in het blad Onze Taal).

          “De CMD afkorting is wel wezenlijk anders dan NASA of ISS. Het refereert aan begrip en niet aan een instantie of object.”
          Elke afkorting refereert aan een begrip, en dat begrip kan een object zijn, een instantie, een gebeurtenis etc. Nergens staat geschreven dat dit door jou bedachte verschil bestaat, laat staan dat het bepaalt of een afkorting “wezenlijk anders” is.
          Angliscismen zijn “woorden, zinsconstructies en uitdrukkingen die ontleend zijn aan het Engels en niet stroken met het Nederlandse taaleigen” (quote van de wiki). Dus als er een gangbare Nederlandse term is voor het ΛCDM-model, wil ik je wel gelijk geven. Is dat er niet, dan is het gewoon een geleende term.

          Het nitpicken over “aangetoond verband”: donkere materie heeft een verband met de helderheid van quasars. Zelfs als beide geheel uit de duim kwamen van een volledig onbekende schrijver uit 1780, dan nog zou het verband zelf niet denkbeeldig zijn.
          Er wordt bijvoorbeeld gerekend met modellen van het heelal die niet kloppen met hoe ons heelal eruit ziet, zie bijv. het De Sitter heelal. Dat is dus niet-bestaand, een flinke stap verder dan niet-aangetoond. Maar denk jij dan dat natuurkundigen die hierover publiceren op elke pagina een voetnoot plaatsen die lezers eraan herinnert dat het model niet overeenkomt met ons waargenomen heelal en dat alle conclusies daarom niet-bestaand zijn?

          “Ook u alleen richten tot een bepaalde doelgroep is geen valide argument omdat dat uitsluiting van publiek betekent”
          Wie zich als schrijver niet tot zijn/haar doelgroep richt, zal die doelgroep nooit bereiken. Dat is zowat de belangrijkste regel voor auteurs (op het internet).

          En nog even dit: je neemt het zelf ook niet ernstig met taal/duidelijke communicatie. Zo meen jij te zien dat anglicismen hier ergens worden toegejuicht, lijk je te denken wat we in het Nederlands niet zelf woorden mogen maken en schrijf je meermaals CMD i.p.v. CDM. Ook schrijf je “is veronderstelt” waar dat woord op een -d moet eindigen. Ik zou zeggen, verbeter ‘s werelds taalgebruik, begin bij uzelf.

          • Robert Heijd zegt

            “Wie de term niet begrijpt uit de context van het stuk, kan meteen de oorspronkelijke Engelse term opzoeken.” -Als we zo gaan beginnen dan wordt een klein stukje tekst gelijk een naslagwerk, dit argument vind ik erg onpraktisch.

            “Het is uiteindelijk een gegeven dat niet alle woorden een exacte vertaling ….. sommige lezers zullen zo’n oplossing volgen en anderen niet” – ja als we van zulke vaagheden uitgaan dan is elke vertaling vogelvrij verklaard.

            Het gebruik van de afkorting voor Cosmic Microwave Background oftewel CMB is verwarrend omdat het aan een Engelse term refereert in het Nederlands. Beter zou zijn een eigen Nederlandse afkorting in het leven te roepen of deze gewoon weg te laten, is mijn pleidooi. Dat u het verschil dat ik aanmerkte als niet gangbaar bestempelt kan heel goed kloppen.

            Mijn laatste kleine kanttekening van ‘veronderstelt’ vond ik op zijn plaats. Uw argument dat het dan constant en in elk opzicht gebruikt zou moeten gaan worden vind ik irrationeel;

            “Wie zich als schrijver niet tot zijn/haar doelgroep richt, zal die doelgroep nooit bereiken.” Wat u hiermee bedoelt zal voor mij altijd een raadsel blijven. Een curieus statement dat in mijn ogen in de werkelijkheid nauwelijks bestaat.

            Excuses voor de typefouten. Het was immers maar een reactie en geen artikel. Wel opmerkelijk dat u mij in uw laatste zin tóch nog met u aanschrijft na talloze keer te hebben getutoyeerd 😀

            U heeft mij niet kunnen overtuigen dat mijn eerste reactie niet van toepassing zou zijn. Wel vind ik uw passievolle betoog inspirerend.

  2. Ik ben benieuwd wanneer de eerste resultaten van de Chinese maansonde (NCLE) binnen druppelen… voor een acceptabele signaal ruisverhouding zal het 21 cm doppler spectrum nu niet lang meer op zich laten wachten.
    https://twitter.com/marcwolt

Laat wat van je horen

*

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

%d bloggers liken dit: