Minieme versnelling pulsars geeft inzicht in donkere materie rondom de Melkweg

Impressie van het onderzoek aan de 14 binaire pulsars in de buurt van de zon. Credit: IAS; Dana Berry

Een aantal dagen geleden meldde ik het nieuws dat ze met NANOGrav mogelijk zwaartekrachtgolven hebben gedetecteerd. Maar de NANOGrav detector blijkt meer prestaties te hebben geleverd. Een team van sterrenkundigen onder leiding van Sukanya Chakrabarti (Institute for Advanced Study) heeft namelijk met NANOGrav 14 pulsars in de relatieve nabijheid van de zon bestudeerd en daaruit hebben ze heel nauwkeurig de hoeveelheid donkere materie in en rond de Melkweg kunnen bepalen. Het waren alle 14 binaire pulsars, d.w.z. dat alle pulsars (dat zijn feitelijk zeer snel ronddraaiende neutronensterren, waarvan één van de bundels van straling recht naar de aarde is gericht), deel uitmaken van een binair systeem, samen met een gewone ster. Al lang denken de sterrenkundigen dat 85% van alle materie in het heelal bestaat uit donkere materie, de rest uit gewone, bekende materie. Die donkere materie zou zich vooral ophopen in de bolvormige halo rondom sterrenstelsels en de zwaartekracht van die materie zou tot een soort van versnelling moeten leiden. Het is die versnelling die Chakrabarti’s team heeft weten te meten dankzij de waarnemingen met NANOGrav. Om dat te kunnen doen moesten ze maar liefst drie bewegingen nauwlettend in de gaten houden:

Credit: ESA/S.Carreau.

• de beweging van de binaire pulsar in z’n baan om het Melkwegcentrum, die in een soort golfbeweging verloopt als gevolg van vroegere botsingen van de Melkweg met dwergstelsels (zie afbeelding hierboven);
• de beweging van de twee componenten van de binaire pulsar om elkaar’s gemeenschappelijke zwaartepunt;
• de rotatie van de pulsar.

De snelheid van de binaire pulsars in hun baan om het centrum van de Melkweg kan honderden km/s bedragen, de snelheid als gevolg van de invloed van de donkere materie bedraagt enkele… centimeters per seconde, zeg de snelheid van een slak! Die vertraging wisten Chakrabarti en z’n collega’s te meten! De uitkomst van alle metingen ligt dicht bij die van eerdere bepalingen van de hoeveelheid donkere materie, maar lijkt een ietsje lager uit te vallen. Ook lijkt de materie in het vlak van het Melkwegstelsel niet gelijk verdeeld te zijn, iets dat ook wijst op de invloed van donkere materie vanuit de halo. Hier het vakartikel over de metingen met NANOGrav, te verschijnen in the Astrophysical Journal. Bron: IAS.

Gerelateerde Astroblogs:

De 18 vakartikelen over de mogelijke ontdekking van de ‘stochastische zwaartegolfachtergrond’ AzTECC71 ‘spookachtig’ sterrenstelsel doemt op uit het vroegste heelal Aan de rand van het Melkwegstelsel gaan sterren minder hard dan gedacht – hoe kan dat?