Site pictogram Astroblogs

Donkere materie in het vroege heelal lijkt minder samen te klonteren dan het ΛCDM-model voorspelt

Straling van de CMB die vervormd wordt door donkere materie van twaalf miljard jaar terug in de tijd. Credit: Reiko Matsushita

Een team van sterrenkundigen van onder andere de Universiteit in Nagoya (Japan) heeft een grote groep sterrenstelsels onderzocht waarvan het licht maar liefst 12 miljard jaar onderweg was om de aarde te bereiken, bedoeld om meer te weten te komen over donkere materie in het vroege heelal. Zoals we weten reageert donkere materie niet met gewone materie, behalve via de zwaartekracht. Dat laatste maakt het mogelijk toch te weten te komen hoe de verdeling van donkere materie er uit ziet, bijvoorbeeld door te kijken naar zwaartekrachtlenzen, een verschijnsel dat al meer dan honderd jaar geleden door Albert Einstein werd voorspeld, waarbij licht van zeer ver verwijderde sterrenstelsels wordt afgebogen door de werking van de massa van tussenliggende clusters van sterrenstelsels, massa die gevormd wordt door gewone, bekende materie én donkere materie. Dit werkt goed tot een afstand van 8 tot 10 miljard lichtjaar, daarna worden de achtergrondstelsels te zwak om de donkere materie te onderzoeken. De sterrenkundigen, die onder leiding stonden van Hironao Miyatake, hebben dat probleem nu omzeild door donkere materie in het vroege heelal op een andere manier te bekijken, niet door de zwaartekrachtlenzen van verre achtergrondstelsels te bestuderen, maar door te kijken naar de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: CMB), de straling die momenteel 2,7K koud is en die resteert van de straling van de hete oerknal, waarmee 13,8 miljard jaar geleden het heelal ontstond. Met de Subaru Hyper Suprime-Cam Survey (HSC) wisten ze een enorme catalogus te maken van maar liefst 1,5 miljoen (!) sterrenstelsels, waarvan het licht er 12 miljard jaar over gedaan heeft om de aarde te bereiken. Vervolgens keken ze naar de gegevens die de Europese Planck-satelliet had verzameld van de CMB. Door de gegevens van de HSC én Planck te combineren wisten ze een schatting te maken van de vervorming van het licht van de CMB als gevolg van de donkere materie rond die 1,5 miljoen ‘lensstelsels’. Eén van de uitkomsten van het onderzoek is dat de donkere materie in het vroege heelal minder klonterig lijkt te zijn als het vigerende heelalmodel, het zogeheten ΛCDM model, voorspelt.

De Hyper Suprime-Cam (HSC) is een enorme digitale camera verbonden aan de Subaru Telescoop (Credit: HSC project / NAOJ).

We hebben het hier eerder gehad over die klonterigheid, iets wat de sterrenkundigen uitdrukken als σ8 (sigma acht) en waar ook al discussie over is (tsja, waar niet over). Die klonterigheid heeft te maken met de vraag hoe sterk (donkere) materie aan elkaar verbonden is, hoe homogeen het heelal is (hoe meer materie aan elkaar ‘kleeft’ des te lager de homogeniteit). Subtiele fluctuaties in de CMB zouden ‘poelen’ vormen van dicht opeengepakte materie door omringende materie door de zwaartekracht aan te trekken. Hierdoor ontstaan ​​inhomogene klonten die de latere sterren en sterrenstelsels vormen in deze dichte gebieden. Ondanks de enorme hoeveelheid van 1,5 miljoen lensstelsels biedt deze survey nog te weinig statistische zekerheid om conclusies te trekken uit het onderzoek. En daarmee is het ook te voorbarig om nu al conclusies te trekken over het ΛCDM model. Met de toekomstige Vera C. Rubin Observatory’s Legacy Survey of Space and Time (LSST) willen ze die duidelijkheid wel krijgen. Hier het vakartikel over het onderzoek aan de 1,5 miljoen lensstelsels met behulp van de CMB, te verschijnen in Physical Review Letters. Bron: Phys.org.

Mobiele versie afsluiten