19 mei 2021

Roterende zwarte gaten leveren limieten op voor massa donkere materie

Credit: Jose-Luis Olivares, MIT

Dankzij onderzoek aan snel roterende zwarte gaten zijn sterrenkundigen erin geslaagd om limieten te stellen aan het massabereik van donkere materie. Ja het staat er echt, dat zwarte gaten informatie opleveren over donkere materie, je verwacht het niet. Laat ik uitleggen hoe het precies zit. Zoals je weet denken sterrenkundigen en natuurkundigen dat zo’n 85% van alle materie in het heelal bestaat uit donkere materie, materie die niet reageert via de sterke en elektromagnetische wisselwerking en die daarmee onzichtbaar is. Wat donkere materie precies is dat is niet bekend, maar het zou kunnen bestaan uit ultralichte bosonen, ook wel axionen genaamd. Die deeltjes reageren wel op de zwaartekracht en daarmee zouden ze dus kunnen reageren met zwarte gaten. Als gevolg daarvan zou de rotatie van zwarte gaten moeten afremmen. Hóe dat precies gaat lijkt een beetje op een ronddraaiende caroussel: als iedereen op de caroussel zou gaan hossen en springen dan ‘steel’ je daarmee energie van de caroussel en die zal daardoor minder snel roteren (de afbeelding hierboven geeft daar een impressie van).

impressie van de botsing van twee zwarte gaten, waarbij GW190412 ontstaat. Credit: LIGO.

En dat is nou precies wat Kwan Yeung (Ken) Ng (MIT) en z’n team hebben gedaan: kijk naar de gegevens van zwarte gaten, verzameld met de zwaartekrachtgolf-detectoren LIGO en Virgo, en achterhaal of je aan de hand van de rotatiesnelheid van de zwarte gaten iets kunt zeggen over de massa van de axionen. Dat deden ze: de gegevens van 45 zwarte gaten, die ontstonden door de botsing van lichtere zwarte gaten en die daarbij zwaartekrachtgolven produceerden, werden bestudeerd en dat leverde informatie op over de rotatiesnelheden van de zwarte gaten. Van de 45 zwarte gaten waren er twee die zelfs de theoretische maximumsnelheid van rotatie hadden, de zwarte gaten die ontstonden door de zwaartekrachtgolven GW190412 en GW190517. Indien axionen bestaan dan zou die snelheid echter nooit bereikt kunnen worden, dan zouden ze half zo snel moeten rondwentelen. Op grond van alle gegevens van de zwarte gaten komt het team van Ng tot een beperking van het massabereik van de axionen: ze kunnen géén massa hebben tussen 1,3×10-¹³ en 2,7×10-¹³ eV electronvolt. Hier het vakartikel over de berekeningen aan de massa van de axionen aan de hand van de rotatie van zwarte gaten, verschenen in the Physical Rweview Letters. Bron: Eurekalert.

Comments

  1. Het artikel begint al meteen met 2 aannames…”Clouds of ultralight bosons—such as axions—CAN form around a rapidly spinning black hole, IF the black hole radius is comparable to the bosons’ wavelength.” Ik begrijp dat astronomen steeds meer eigenschappen van filosofen krijgen die graag voort borduren met hypothetische ingrediënten…. niet omdat het moet, maar omdat het kan….

  2. Ze sluiten het bestaan van axions met die massa juist uit, want anders waren ze ontstaan door de spin van de genoemde zwarte gaten. Dat ze zouden ontstaan is geen vraag. Vergelijk het gebruikte Engels met de zin: als ik een niet heel natte spons omhoog gooi dan kunnen (CAN) er spatten ontstaan als (IF) ik de spons voldoende rotatie (en dus middelpuntvliedende kracht) meegeef.

  3. Mooi, dus de WIMPS vallen nu dus volgens deze theorie af, want die zouden die roterende zwarte gaten in no time tot stilstand dwingen met hun enorme massa. https://nl.wikipedia.org/wiki/Weakly_interacting_massive_particle

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: