Impressie van het kosmische web. Credit:
Volker Springel (Max Planck Institute for Astrophysics) et al.
Het lijkt een theoretische doorbraak te zijn, zo wordt het in het persbericht omschreven: sterrenkundigen van de Universiteit van Toronto hebben ontdekt dat er een verband bestaat tussen de donkere materie en de klonterigheid van materie in het heelal. Naar de onzichtbare mysterieuze donkere materie wordt al decennia tevergeefs gezocht en van de klonterigheid van de materie (Engels: clumpiness) is waargenomen dat de verdeling van materie gelijker is dan wat is voorspelt – dat laatste wordt de S8-spanning (a.k.a. de σ8-spanning) genoemd [1]Ik had σ8 ook staan in mijn blog over de zes kosmologische parameters. Het is één van de afgeleide parameters. Voluit is het ‘The present root-mean-square matter fluctuation averaged over a … Lees verder. Het team van onderzoekers, dat onder leiding stond van Keir Rogers, denkt dat die klonterigheid van de materie erop wijst dat donkere materie bestaat uit de hypothetische, ultralichte axionen [2]Dit hypothetische deeltje, genoemd naar een Amerikaans reinigingsmiddel, werd al in 1977 geopperd om duidelijk te maken waarom neutronen nooit reageren op een electrisch veld, terwijl de quarks waar … Lees verder. Donkere materie vormt zo’n 85% van alle materie in het heelal en sterrenkundigen kunnen het alleen indirect zien vanwege de zwaartekrachteffecten die het uitoefent. Alle materie zou zich op de grootste schalen in het heelal manifesteren als een kosmisch web, van lange filamenten die bij knooppunten aan elkaar verbonden zijn.
Er is een theorie die zegt dat donkere materie uit trage, zware deeltjes bestaat, de zogeheten WIMP’s (Weakly Interactive Massive Particles), maar zijn nog nooit waargenomen én berekeningen laten zien dat donkere materie bestaande uit WIMP’s teveel klonterigheid van materie zou opleveren, meer dan is waargenomen.
De verdeling van materie in het kosmische web met en zonder axionen. Credit: Alexander Spencer London/Alex Laguë.
Axionen hebben dat probleem niet, die hebben een ‘fuzzy’ karakter, dat wil zeggen dat ze deeltje zijn, maar zich ook als een golf gedragen. Ze kunnen, anders dan discrete, puntachtige elementaire deeltjes, een golflengte hebben die zelfs groter dan het heelal is. Het is volgens Roger’s team deze ‘wazigheid’ van axionen die er voor zorgt dat de materie minder klonterig is. Tot die conclusie komt zijn team, dat hierbij samenwerkte met andere universiteiten (University of Pennsylvania, Institute for Advanced Study, Columbia University en het King’s College London). Voor het onderzoek maakte men gebruik van de gegevens van de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: CMB), zoals waargenomen door de Planck satelliet, de Atacama Cosmology Telescope (ACT) en de South Pole Telescope (SPT). Die gegevens werden gecombineerd met de gegevens van de zogeheten Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), waarbij een miljoen sterrenstelsels in het nabije heelal met de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) in kaart werden gebracht – zie de afbeelding hieronder.
Credit: Sloan Digital Sky Survey.
Zo kon men de verdeling van ‘oerlicht’ uit het vroege heelal (die CMB) en de verdeling van sterrenstelsels nu met elkaar combineren en dat werd vervolgens vergeleken met talloze computersimulaties die gedaan werden. De uitkomst was dat donkere materie lijkt te bestaan uit de wazige axionen en dat dat gezorgd heeft voor een evenredige verdeling van materie in het heelal.
Meer informatie vind je in het vakartikel van Keir K. Rogers, Renée Hložek, Alex Laguë, Mikhail M. Ivanov, Oliver H.E. Philcox, Giovanni Cabass, Kazuyuki Akitsu, David J.E. Marsh. Ultra-light axions and the S 8 tension: joint constraints from the cosmic microwave background and galaxy clustering. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2023; 2023 (06): 023.
Bron: Universiteit van Toronto.
Voetnoten
| ↑1 | Ik had σ8 ook staan in mijn blog over de zes kosmologische parameters. Het is één van de afgeleide parameters. Voluit is het ‘The present root-mean-square matter fluctuation averaged over a sphere of radius 8 h – 1 Mpc.’ |
|---|---|
| ↑2 | Dit hypothetische deeltje, genoemd naar een Amerikaans reinigingsmiddel, werd al in 1977 geopperd om duidelijk te maken waarom neutronen nooit reageren op een electrisch veld, terwijl de quarks waar ze uit bestaan dat wel doen – daar werd de Peccei-Quinn theorie voor in het leven geroepen en die vereiste het bestaan van het axion. Dankzij de axionen kan het neutron elektrisch neutraal zijn en blijven én ze verklaren waarom we niet op grote schaal deeltjes zien die de zogeheten CP-symmetrie schenden (het zogeheten sterke CP-probleem). |
Vroeger vond men deeltjes die jarenlang werden bestudeerd om al hun eigenschappen te ontdekken, tegenwoordig zoekt men naar (nog) niet bestaande deeltjes waarvan we alle eigenschappen al kennen 😀
@Nico
Hypothetische deeltjes, waarvan met eist dat ze bepaalde eigenschappen hebben. 😉
Groet, Paul