6 juli 2020

Snelle radioflitsen tonen de ontbrekende materie in de intergalactische ruimte

Credit: ICRAR / Illustris.

Een schamele vijf procent van alle massa-energie in het heelal bestaat uit gewone materie, waar sterren en planeten uit bestaan, de rest is de mysterieuze donkere materie (27%) en donkere energie (68%). Probleem is niet alleen dat we nog weinig weten van die ‘donkere sector’ van het heelal, maar ook dat het grootste deel van de gewone materie wordt vermist. Tel de massa op van alle zichtbare massa in het heelal, dan komen de sterrenkundigen maar op de helft van wat er op theoretische gronden zou moeten zijn – zie daar het probleem van de ‘missing baryons’, de baryonen zijn de klasse van deeltjes waaruit alle bekende materie bestaat.

impressie van een uitbarsting van een radioflits in een ver sterrenstelsel. Credit: ICRAR.

De sterrenkundigen hadden eerder al het vermoeden dat de ontbrekende materie zich in de intergalactische ruimte bevindt, de ruimte tussen de (clusters van) sterrenstelsels. Dat vermoeden is nu bevestigd en wel door waarnemingen die zijn gedaan aan snelle radioflitsen (Engels: FRB’s – fast radiobursts). Dat zijn zeer kortstondige uitbarstingen van radiostraling, waarbij in korte tijd heel veel straling wordt uitgezonden. Een team van sterrenkundigen onder leiding van Jean-Pierre Macquart van het International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) in Australië heeft met behulp van de Australische Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) radiotelescoop zes radioflitsen onderzocht, waarvan precies bekend is in welk sterrenstelsels ze plaatsvonden (zie afbeelding hieronder). Dankzij die exacte positionering aan de hemel kon men weten wat de afstand van de FRB’s tot de aarde is. Van de zes onderzochte radioflitsen kon men vervolgens de zogeheten dispersie bepalen, het verschil in aankomsttijd bij de aarde van de radiostraling met hogere en lagere frekwentie.

Credit: J.-P. Macquart et al.

De radiogolven met een hogere frequentie bereiken ons eerder dan die met een lagere frequentie, iets dat vergelijkbaar is met de manier waarop zonlicht dat door een prisma gaat in verschillende kleuren wordt gescheiden. Hoe sterker de dispersie, des te meer materie is het radiosignaal onderweg tegengekomen, waarbij de straling met lagere frekwentie vaker ‘gehinderd’ wordt dooe die materie. De dispersie wordt gemeten in cm-³ pc (één parsec is 3,09 × 10^18 cm). Wat blijkt uit de metingen met de zes FRB’s: de door ASKAP waargenomen dispersie van de 6 FRB’s ligt tussen 321 en 593 cm-³ pc. Het sterrenstelsel waar de FRB plaatsvond draagt aan die dispersie naar schatting zo’n 50–100 cm-³ pc bij, de Melkweg zo’n 30 cm-³ pc. De rest van de dispersie is te danken aan de baryonische materie van het intergalactische medium. Daar bevindt het zich vermoedelijk in langgerekte filamenten, die in stand worden gehouden door het kosmische web van donkere materie. Eh… is dat veel, die restwaarde die ze gevonden hebben? Nou het is omgerekend ongeveer één à twee atomen per stuk ruimte ter grootte van een bescheiden kantoorkamer. En dat is genoeg om de vermissende baryonische materie mee te verklaren. Hier het vakartikel over de waarnemingen, verschenen in Nature. Bron: Phys.org + Francis Naukas.

Speak Your Mind

*

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