Springen naar inhoud

Donkere materie en lenzen


  • Log in om te kunnen reageren

#1

efdee

    efdee


  • >100 berichten
  • 237 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 maart 2018 - 08:34

Is het bekend, of donkere materie min of meer homogeen over de ruimte is verdeeld of dat die zich concentreert bij sterren?


Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Bladerunner

    Bladerunner


  • >250 berichten
  • 591 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 maart 2018 - 15:06

Hoewel men het er over eens is dat het moet bestaan gezien de anders onverklaarbare bewegingen van sterrenstelsels die daarmee aangaven dat er meer massa moet zijn dan wat zichtbaar is, hebben we nog geen echte donkere materie direct weten te detecteren. M.a.w: er is niets bekend over waar donkere materie precies zit. (Het is immers onzichtbaar omdat het kennelijk geen enkele vorm van straling uitzendt of absorbeert)

Maar de logica dicteert dat het geconcentreerd zit rond sterrenstelsels omdat bij een homogene verdeling de extra massa van sterrenstelsels als gevolg van de omringende donkere materie de bewegingen niet verklaard.

 

Als donkere materie inderdaad verantwoordelijk is voor de onverklaarbare ontbrekende massa dan kunnen de daaruit volgende bewegingen als gevolg van die extra massa alleen plaatsvinden als donkere materie geconcentreerd is in de omgeving van een sterrenstelsel.


#3

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6825 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 06 maart 2018 - 18:13

Zie onderstaande afbeelding van een recent onderzoek naar de locatie van 'donkere materie'. Het betreft het grootste gebied aan de hemel waarbinnen de verdeling van donkere materie (wat dat dan ook zijn moge) is vastgelegd.

 

De rode gebieden zouden de meeste massa bevatten, de gele wat minder, groen nog wat minder en blauw is qua gemeten massa onderbedeeld. De kaart is gemaakt met de techniek van gravitatie (micro)lensing. Massaconcentraties buigen de ruimtetijd meer, en vervormen het beeld van achterliggende sterrenstelsels. Op grond van de mate van vervorming kan zo bepaald worden waar zich de meeste massa (of gravitatie) moet bevinden. Aan de andere kant is er het licht van de sterren in de stelsels die een indicatie geven van de totale hoeveelheid zichtbare materie zich er in een bepaalde locatie bevindt. Het verschil tussen zichtbare materie en op grond van lensing bepaalde materie (of gravitatie) is hier dus in kaart gebracht.

 

Dark Matter Map.jpeg

Bron: Chang et al (zie bijlage). Klik op de afbeelding voor vergroting.

 

De massa van de clusters van sterrenstelsels wordt weergegeven met diameter van de grijze cirkels. Grosso modo is het inderdaad zo dat die onbekende donkere materie zich in de buurt van sterrenstelsels ophoudt, maar het is beslist geen harde een op een relatie. Zo zijn er in het kaartje gebieden te vinden waarin een overschot aan massa gevonden is, terwijl er nauwelijks sterrenstelsels lijken te zijn. Ook andersom komt voor; gebieden waar enkele sterrenstelsels zijn, maar er een gebrek aan massa gemeten wordt.

 

Op zeer grote schaal is het inderdaad zo dat gebieden met donkere materie net zoals de clusters van sterrenstelsel vrij homogeen over het heelal verdeeld lijken, en die verdeling voldoet aan het kosmologisch principe van homogeniteit en isotropie (zie daarvoor ondermeer dit topic).

 

Een wetenschappelijk paper dat veel dieper op de metingen ingaat sluit ik bij: Bijlage  Wide-Field Lensing Mass Maps from DES.pdf   2,88MB   12 maal gedownload

Motus inter corpora relativus tantum est.

#4

efdee

    efdee


  • >100 berichten
  • 237 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 12 maart 2018 - 23:39

Is er ook lenswerking in de ruimte ontdekt op andere elektromagnetische straling dan licht?


#5

Bladerunner

    Bladerunner


  • >250 berichten
  • 591 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 maart 2018 - 00:19

Je bedoeld voor ons oog onzichtbare straling neem ik aan? (Want licht is natuurlijk ook elektromagnetische straling.)

Fotonen (de 'dragers' van elektromagnetische straling) worden afgebogen door een zwaartekracht veld dus wordt elke vorm van elektromagnetische straling afgebogen of dat nu voor ons oog zichtbaar is of niet. Als we dus een infrarood opname maken van een gebied met een zwaartekrachtlens zien we ook de zelfde effecten maar dan in het infrarood gebied wat ons een completer beeld geeft want aangezien de frequentie van invloed is op de breking van de straal levert elk golflengte gebied een ander beeld op.

 

Aangezien licht afkomstig van b.v. een ster een heel scala aan frequenties bevat van het verre UV tot het verre IR wordt al deze straling zichtbaar of niet afgebogen. Ons rest dan slechts om met de juiste (radio) telescopen c.q. camera's deze straling zichtbaar te maken.

Veranderd door Bladerunner, 13 maart 2018 - 00:31


#6

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6825 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 13 maart 2018 - 01:59

@Efdee: Is er ook lenswerking in de ruimte ontdekt op andere elektromagnetische straling dan licht?

 

Ik neem aan dat je anders dan in zichtbaar licht bedoelt. Jazeker is die lenswerking ook op andere golflengten waargenomen. Hier een voorbeeld in nabij infrarood (tot 2500 nm, Hubble), een in millimeter golven door de Atacama Large Millimeter Array (klik) en een op 6 cm radiogolflengte (Merlin, Engeland):

 

el ir.jpg el mm alma.jpg er radio merlin.jpg

 

Wel is het waarnemen van Einsteinringen op bijvoorbeeld radiogolflengte een stuk lastiger. Dat komt door de lange golflengte en het daardoor geringe oplossend vermogen (scherp zien). Merlin is niet één radiotelscoop, het is een netwerk van radiotelescopen over Engeland verspreid, die via zogeheten interferometrie samengevoegd zijn tot een enorme telescoop van 217 km. Dan lukt het wel om met zulke lange golven zo'n klein object met voldoende resolutie weer te geven. Soortgelijke principes worden door de Alma gebruikt (zie link).

 

Ook in Röntgen is het waarnemen van kleine afwijkingen door lenswerking een probleem. Allereest moet dat buiten de atmosfeer gebeuren, maar er speelt zeker ook mee dat Röntgenstraling zich niets aantrekt van een glazen lens en ook een normale telescoopspiegel is niet geschikt; de Röntgenstraling zou dwars door de reflecterende laag heen schieten. De constructie van zo'n ruimtetelescoop als Chandra is dan ook een stuk ingewikkelder, en ondanks dat Chandra een duizend keer zo hoog scheidend vermogen heeft als haar voorganger, is het op zijn best zo'n halve boogseconde. Dat is ruim tien keer minder dan de Hubble telescoop haalt, en gelijk aan dat van een 8 inch amateurkijker in zichtbaar licht.

 

@Bladerunner: want aangezien de frequentie van invloed is op de breking van de straal

 

Hoewel het lenswerking heet, moet je de vergelijking met een optische lens niet doortrekken. Er is geen sprake van breking, en dus ook niet van een breking die per golflengte verschilt. Een Einsteinlens heeft geen brandpunt, dus ook geen verschillend brandpunt voor kortgolvige en langgolvige elektromagnetische straling.

 

De afbuiging van straling door Einsteinlensing is volledig frequentie/golflengte onafhankelijk. Dat is ook logisch, want het fenomeen wordt veroorzaakt door de kromming van de ruimtetijd zelf. Fotonen, van welke frequentie dan ook worden exact evenveel afgebogen door een massa.

Motus inter corpora relativus tantum est.

#7

Bladerunner

    Bladerunner


  • >250 berichten
  • 591 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 maart 2018 - 15:53

"Hoewel het lenswerking heet, moet je de vergelijking met een optische lens niet doortrekken."

 

Ik doelde niet perse op 'Einsteinlensing' maar op de (donkere?) materie die net als onze atmosfeer het licht breekt. Het is mij namelijk niet helemaal duidelijk waarom de TS over 'lenzen' spreekt in de titel i.c.m. donkere materie daar breking van straling in de ruimte door (in ieder geval) gewone materie veroorzaakt wordt en een eventuele 'lenswerking' veroorzaakt wordt door b.v. een zwart gat wat in ons blikveld staat. Donkere materie zelf echter zendt immers geen straling uit en absorbeert ook geen straling dus geldt daar helemaal geen lenswerking of breking voor.

Als er dus sprake is van die twee dan hebben we het over een lichtbron van normale materie...

Veranderd door Bladerunner, 13 maart 2018 - 16:02


#8

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6825 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 13 maart 2018 - 16:40

waarom de TS over 'lenzen' spreekt in de titel i.c.m. donkere materie

 
Dat is toch helder?
Donkere materie (laten we het maar even zo blijven noemen) heeft kennelijk massa (pakweg 5 keer zoveel als de massa van zichtbare materie), graviteert, en vervormt dus de ruimtetijd net zoals zichtbare materie dat doet. Dus kan donkere materie Einsteinlensing van de e.m. straling van een achterliggend object veroorzaken.

 

maar op de (donkere?) materie die net als onze atmosfeer het licht breekt

Nogmaals, met lichtbreking heeft het fenomeen niets van doen.

Motus inter corpora relativus tantum est.

#9

Professor Puntje

    Professor Puntje


  • >1k berichten
  • 3271 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 maart 2018 - 17:01

Kan donkere materie ook een hemellichaam vormen, en zo nee waarom niet?


#10

Bladerunner

    Bladerunner


  • >250 berichten
  • 591 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 maart 2018 - 17:46

We weten niet uit welke (exotische) deeltjes donkere materie bestaat dus valt het moeilijk te zeggen of het een echt hemellichaam kan vormen bestaande uit meerdere (dus zwaardere) elementen. Het zou zomaar kunnen dat de periodieke tabel van dergelijke materie heel beperkt is. Maar aangezien het wel massa heeft en dus aantrekkingskracht zou je een samenklontering kunnen hebben wat je dan een object zou kunnen noemen. Maar aangezien de elektromagnetische kracht hier geen rol speelt en dit object dus geen straling uitzendt is het volkomen inert op dit punt en verraadt het zich alleen doordat het de achtergrond afschermt. Een maan gemaakt van donkere materie kan 'pal voor je neus staan' maar het enige wat je ziet is zwartheid.

Veranderd door Bladerunner, 13 maart 2018 - 17:50


#11

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 6825 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 13 maart 2018 - 18:09

Goede vraag!

We denken van niet, maar dit is wel wat kort door de bocht.

 

Er zijn namelijk aanwijzingen dat donkere materie toch enige interactie met zichzelf zou kunnen hebben via natuurkrachten. Als dat het geval is, dan is het niet ondenkbaar dat er toch iets als een samenballing zou kunnen ontstaan, al is niet bekend via welk mechanisme dat dan zou verlopen. Verlies van impulsmoment door afgifte van 'donkere straling' van 'steriele neutrino's' wordt wel geopperd, maar dat is vooralsnog een volkomen onbewezen hypothese.

 

Er zijn observationele aanwijzingen dat donkere materie zou interacteren, zoals deze waarneming van het Abell cluster:

 

DM hubble abell.jpg

Bron: Nasa. Klik op afbeelding voor vergroting.

 

De lijntjes geven de massaconcentraties aan, en die komen goed overeen met de locatie van de sterrenstelsels in zichtbaar licht. Maar linksboven lijkt het gebied met een duidelijke concentratie van donkere materie afgeremd door iets en achtergebleven t.o.v. het sterrenstelsel. Als donkere materie afgeremd kan worden, dan interacteert het dus ook via andere krachten dan zwaartekracht.

 

Maar wat breder wordt aangenomen dat bij donkere materie zwaartekracht de enige relevante 'kracht' is, en als dat zo is dan kan donkere materie niet samenballen tot een 'donker object' of zelfs een black hole. Dat is in te zien door twee 'deeltjes' donkere materie te bekijken: Hoe zouden deze twee elkaar naderende deeltjes uiteindelijk bij elkaar moeten blijven om zo een massaconcentratie te starten? Er is geen natuurkracht bekend die ze laat 'botsen' en zo afremt. Dus schieten ze door elkaar heen alsof ze niet bestaan. Dan is er ook geen concentratie van donkere deeltjes en cumulatie van gravitatie in een bepaald punt mogelijk.

 

Anders gezegd, het impulsmoment blijft behouden omdat er niet, zoals bij gewone materie, door botsingen impulsmoment omgezet kan wordt in stralingsenergie. Behoud van dat moment houdt dan ook in dat het 'spul' dat niet botst, door zichzelf heen zoeft en dat blijft doen. In een reeds bestaande wolk van donkere materie blijven de deeltjes dan volkomen ongeremd door elkaar heen schieten, en waarnemingen tot nu toe lijken er inderdaad op te wijzen dat er in de gebieden met veronderstelde donkere materie geen concentratiekernen voorkomen.

Motus inter corpora relativus tantum est.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures