Wetenschappers zijn het erover eens dat er iets is dat we nog niet volledig begrijpen, iets dat onzichtbaar maar toch aanwezig is. Dit fenomeen staat bekend als donkere materie. Ondanks het feit dat we nog steeds niet precies weten wat het is, heeft een recent onderzoek onder leiding van professor Camille Bonvin van de Universiteit van Genève ons nieuwe inzichten verschaft over wat donkere materie niet kan zijn. Dit onderzoek, gepubliceerd in oktober, helpt ons stap voor stap dichter bij de oplossing van dit intrigerende raadsel.
Een Nieuwe Kijk op de Donkere Materie
Donkere materie is een type materie dat we indirect waar kunnen nemen door de effecten van de zwaartekracht. Door de algemene relativiteitstheorie van Einstein begrijpen we hoe materie op andere materie inwerkt, waardoor we de banen van hemellichamen in de ruimte kunnen berekenen. Wanneer we echter met telescopen naar sterrenstelsels in de verre ruimte kijken, wordt het duidelijk dat er iets anders aanwezig is dat we niet kunnen zien. Het lijkt wel alsof, wanneer we een tas optillen, deze veel zwaarder is dan we verwachten, ondanks dat er niets in zit dat de extra massa verklaart. Professor Bonvin legt uit: “Als we de hoeveelheid materie die nodig zou zijn om deze bewegingen te verklaren vergelijken met hoeveel we daadwerkelijk kunnen waarnemen, zien we een discrepantie. Het lijkt erop dat er zo’n vijf keer zoveel materie in het universum is dan waar onze telescopen toegang toe hebben.”
De Resultaten van Onderzoek
In hun recente studie probeerden Bonvin en haar team te begrijpen of donkere materie misschien onderwerp is van een onbekende kracht die alleen op haar werkt. De theoretische fysica zegt dat er vier fundamentele krachten zijn: elektromagnetische kracht, sterke kracht, zwakke kracht en gravitationele kracht. Cosmologen kunnen echter niet uitsluiten dat er een vijfde, onbekende kracht bestaat die donkere materie beïnvloedt. De onderzoekers stelden vast dat, als deze kracht bestaat, deze zeer zwak moet zijn – slechts een fractie van de zwaartekracht. Dit sluit de volledige aanwezigheid van een vijfde kracht niet uit, maar stelt limieten aan de intensiteit ervan.
De Drie Bewijzen
Verschillende wetenschappers hebben zich met het probleem van donkere materie beziggehouden en er bestaat vrijwel geen twijfel meer over het bestaan ervan. Professor Bonvin wijst erop dat “de waarnemingen zeer solide zijn omdat we veel metingen hebben verzameld door verschillende technieken.” Deze observaties zijn in drie overtuigende bewijzen samengevat.
- Rotatie van Sterren: We verwachten dat sterren in een sterrenstelsel langzamer draaien naarmate ze verder van het centrum verwijderd zijn, maar de gegevens tonen aan dat ze dezelfde snelheid behouden. Dit betekent dat er andere onzichtbare materie aanwezig moet zijn die de sterren in staat stelt om op hetzelfde tempo te draaien.
- Beweging van Sterrenstelsels: Bij het observeren van sterrenstelsels binnen clusters zien we dat hoe massiever het cluster, hoe sneller de sterrenstelsels zich bewegen. Dit wijst opnieuw op de aanwezigheid van onzichtbare materie.
- Lichtafbuiging: De theorie van de relativiteit stelt dat zelfs licht onderhevig is aan zwaartekrachtseffecten. Wetenschappers hebben geconstateerd dat licht van verre sterrenstelsels meer afgebogen wordt dan de zichtbare materie kan verklaren, wat wederom wijst op een onzichtbare component.
De Toekomst van de Cosmologie
Onderzoeken naar kosmologie gaan wereldwijd door en krijgen steeds meer vaart. “Het is een fantastische tijd voor de kosmologie, want de metingen worden steeds nauwkeuriger,” zegt professor Bonvin. Ze voegt eraan toe: “Aanvankelijk was kosmologie een vooral theoretisch veld, omdat waarnemingen zo schaars waren dat er nauwelijks iets getest kon worden. Maar met de jaren en steeds geavanceerdere telescopen zijn we er beter in geslaagd om ons universum te begrijpen.” De hoop is dat het onvermoeibare werk van kosmologen ons op een dag zal helpen het mysterie van de donkere materie te ontrafelen.
