Credit: NASA’S GODDARD SPACE FLIGHT CENTER/CI LAB.
Pakweg 85% van alle materie in het heelal bestaat uit donkere materie. Ook al hebben we dat nog nooit direct waargenomen, de observationele bewijzen voor het bestaan van donkere materie, waarvan het bestaan in 1922 (bijna honderd jaar geleden) werd geopperd door onze landgenoot Jacobus Kapteyn, zijn legio. Natuurkundigen van de Johns Hopkins Universiteit in de VS zijn onlangs in een artikel verschenen in Physical Review Letters gekomen met een nieuw idee, namelijk dat donkere materie ouder is dan de oerknal, het moment van het ontstaan van het heelal, bijna 13,8 miljard jaar geleden. Tommi Tenkanen en z’n team denken dat als donkere materie bestaat uit een nieuw, nog onbekend soort deeltje, dat stamt van vóór de oerknal, dat de donkere materie dan de verdeling van de later te vormen sterrenstelsels aan de hemel op een dusdanige unieke wijze zou beïnvloeden, dat die verdeling herkenbaar zou zijn. En als die unieke verdeling zou worden waargenomen zou de sterrenkundigen en natuurkundigen dat weer iets vertellen over de aard van die deeltjes donkere materie.
infografiek van het ontstaan en de evolutie van het heelal. Links zie je de inflatieperiode. Credits: NASA/JPL.
Maar wat bedoelen ze dan precies met ‘van vóór de oerknal’? Nou in ieder geval niet het moment van t=0 dat het heelal vanuit een singulariteit – een toestand van oneindig hoge dichtheid en temperatuur – ontstond en begon uit te dijen. Nee, wat Tenkanen en collega’s bedoelen is dat de donkere materie ontstond in de zogeheten inflatieperiode, een zeer korte periode waarin het heelal exponentieel begon uit te dijen. Toen die inflatieperiode was afgelopen en de uitdijing weer gewone snelheden had, toen pas begon wat men de ‘oerknal’ noemt. Het is dus de fase na de inflatieperiode, die tot zo’n 10^-32 s na t=0 duurde. Gedurende de periode van inflatie zouden er heel veel ‘scalars’ worden geproduceerd, een bijzonder soort deeltjes, waarvan we er eentje kennen, namelijk het Higgs boson. Donkere materie zou ook uit dat soort scalars bestaan, aldsus Tenkanen et al. Met de Euclid satelliet, die in 2022 moet worden gelanceerd, hopen ze door de waarneming aan de verdeling van materie in het heelal te kunnen bevestigen dat donkere materie inderdaad een scalar deeltje van voor de oerknal is. Bron: Eurekalert.
