Site pictogram Astroblogs

MOND-voorspelling van zwaartekrachteffect gehele heelal is gemeten

Het zonnebloemstelsel (M63, NGC 5055), één van de 153 onderzochtte sterrenstelsels. Credit: Creative Commons/ESA/NASA.

Een internationale groep van sterrenkundigen heeft door onderzoek aan 153 sterrenstelsels een effect gemeten dat voorspeld wordt door Modified Newtonian dynamics (MOND), de theorie waarmee begin jaren tachtig de Israëlische natuurkundige Mordehai Milgrom (Weizmann Institute – Israel) op de proppen kwam, een theorie die er niet van uit gaat dat donkere materie bestaat, maar dat Newton’s zwaartekrachtwetten moet worden herzien. Waarnemingen onder andere aan de rotatiecurven van sterrenstelsels en aan zwaartekrachtlenzen laten zien dat er te weinig gewone materie in het heelal is om die waarnemingen te verklaren. Dat kan twee dingen betekenen: of er is naast gewone materie ook een enorme hoeveelheid onzichtbare, donkere materie of de gebruikte zwaartekrachttheorie klopt niet. Milgrom kwam dus bijna veertig jaar geleden met MOND aanzetten en die theorie wordt vandaag de dag door een klein groepje sterrenkundigen aangehangen, waaronder Stacy McGaugh (Case Western Reserve University), één van de onderzoekers. Wat hij en z’n collega’s hebben gedaan is kijken of je bij sterrenstelsels het zogeheten “external field effect” (EFE) kunt meten. Dat is een voorspelling die MOND doet en die er op neer komt dat de interne beweging in een object, bijvoorbeeld een sterrenstelsels zoals het Melkwegstelsel, niet alleen afhangt van de massa van dat object zelf, maar ook van het zwaartekrachteffect van de massa van de rest van het heelal. De zwaartekrachtwetten van Newton (en voor relativistische snelheden en sterke zwaartekrachtvelden ook die van Einstein) doen die voorspelling niet, die laten het zwaartekrachteffect van de massa van de rest van het heelal buiten beschouwing.

De rotatiecurve van NGC 5055 (y-as snelheid in km/s, x-as straal in kpc). De blauwe en groene banden geven de rotatie weer die wordt verwacht van de waargenomen sterren en gas, gewone materie dus. De rode band is de MOND-voorspelling met (links) en zonder (rechts) het externe veldeffect (EFE) van Chae et al. ΔBIC is een statistische maat die aangeeft of het gebruik van EFE een zinvolle verbetering is ten opzichte van die zonder EFE. Credit: Chae et al.

OK en wat blijkt nu: onderzoek aan de rotatiecurven van 153 schijf-sterrenstelsels, waarvan de gegevens afkomstig zijn uit de Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC) database, laat zien dat EFE meetbaar is! Wat ze konden zien is dat sterrenstelsels die te maken hebben met sterke externe veldeffecten langzamer bleken te roteren (d.w.z. dat de afnemende rotatiecurves lieten zien) dan sterrenstelsels die met zwakke externe effecten te maken hebben. Eén van de sterrenstelsels die het team van sterrenkundigen, dat onder leiding stond van Kyu-Hyun Chae (Sejong University, Zuid-Korea), was M63 (NGC 5055), ook wel het Zonnebloemstelsel genoemd (zie de foto bovenaan). Dat stelsel heeft te maken met een sterk extern veldeffect en daar konden de onderzoekers met een statistische betrouwbaarheid van maar liefst 11σ EFE meten, dat z’n rotatiecurve een geleidelijke afname vertoonde – zie de grafiek hierboven. De statistische betrouwbaarheid van alle 153 sterrenstelsels bij elkaar was 4,7σ. Hier het vakartikel over het onderzoek, verschenen in the Astrophysical Journal. Bron: Eurekalert + Triton Station.

Mobiele versie afsluiten