Donkere materie: welke rol speelt het?

We hebben er allemaal van gehoord donkere materie - dat mysterieuze 'spul' van de kosmos dat tot nu toe niet direct is gedetecteerd, maar kan worden afgeleid door het gravitatie-effect ervan op "normale" (wat wetenschappers "baryonische" materie noemen) materie. Astronomen weten dat het belangrijk is en dat het een rol speelt, maar wat is die rol?

In ons universum weegt donkere materie met een factor 6 tegen 1 zwaarder dan normale materie - de alledaagse dingen die we overal om ons heen zien. Het zwaartekrachtseffect van al dat materiaal houdt sterrenstelsels en melkwegclusters bij elkaar. Elk sterrenstelsel is omgeven door een halo van donkere materie die maar liefst een biljoen zonnen weegt en zich uitstrekt over honderdduizenden lichtjaren.

De grootste vraag over donkere materie is: waar is het van gemaakt? Is het de zogenaamde "hete" donkere materie? Of "koude" donkere materie? Astronomen proberen dat nog steeds uit te zoeken. Donkere materie kan niet worden gezien, gevoeld, geproefd, geroken of afgebeeld. Het kan echter worden gedetecteerd door zijn invloed op ander materiaal in het universum. Dat omvat ook de zwaartekracht. Maar er zijn andere aspecten van donkere materie dan onderzoekers nog ontdekken en verklaren. Zodra ze een goed idee hebben van wat het eigenlijk is, dat wil zeggen van welke deeltjes het is gemaakt, zullen ze het vollediger kunnen karakteriseren. Het is slechts een kwestie van tijd voordat dat gebeurt.

Astronomen weten bepaalde dingen over sterrenstelsels: ze hebben sterren, planeten, nevels, zwarte gaten en veel donkere materie. Elk enorm sterrenstelsel heeft een zwart gat in het midden. Hoe zwaarder de melkweg, hoe groter het zwarte gat. Maar hoe zijn de twee gerelateerd? Het zwarte gat is immers miljoenen keren kleiner en minder massief dan zijn thuisstelsel. Astronomen bestuderen voetbalvormige verzamelingen van sterren die elliptische sterrenstelsels worden genoemd om de verbinding tussen een sterrenstelsel en zijn zwarte gat te begrijpen. Het blijkt dat de onzichtbare hand van donkere materie op de een of andere manier de groei van zwart gaten en de vorming van sterrenstelsels beïnvloedt. Het bestaan ​​van deze materie die we niet kunnen zien of aanraken, werd voor het eerst gepostuleerd door astronoom Fritz Zwicky in het begin van de 20e eeuw, en later geobserveerd en geverifieerd door een team van waarnemers onder leiding van astronoom Vera Rubin.

Elliptische sterrenstelsels zijn ruwweg eivormige verzamelingen sterren met zwarte gaten in hun hart. Wetenschappers gebruikten sterbewegingen als een manier om de centrale zwarte gaten van de sterrenstelsels te wegen. Röntgenmetingen van heet gas rond de sterrenstelsels hielpen bij het wegen van de halo voor donkere materie. Het blijkt dat hoe meer donkere materie een melkwegstelsel heeft, hoe meer heet gas het kan vasthouden. Dus in een sterrenstelsel met een grote "halo" van donkere materie eromheen, is de relatie tussen de twee sterker dan die tussen een zwart gat en de sterren van het sterrenstelsel.

Deze connectie hangt waarschijnlijk samen met hoe elliptische sterrenstelsels groeien. Ze vormen wanneer kleinere sterrenstelsels komen samenen de sterren en donkere materie vermengen zich en vermengen zich. Omdat de donkere materie zwaarder weegt dan al het andere, vormt het het nieuw gevormde elliptische sterrenstelsel en leidt het de groei van het centrale zwarte gat. De fusie creëert een gravitatieblauwdruk die de melkweg, de sterren en het zwarte gat zullen volgen om zichzelf op te bouwen.

Astronomen vermoeden sterk dat donkere materie ook de groei van andere soorten sterrenstelsels beïnvloedt. Recente theoretische studies van donkere materie en zijn invloed op objecten in de melkweg geven aan dat de aarde zelf, en misschien zelfs het leven ervan steunen, zijn op een of andere manier door de donkere materie aangetast toen onze zon en planeten meer dan honderden miljoenen door de melkweg reisden jaar.

De galactische schijf - het gebied van de Melkweg waar ons zonnestelsel leeft - is vol met sterren en wolken van gas en stof, en ook een concentratie van ongrijpbare donkere materie - kleine subatomaire deeltjes die alleen kunnen worden gedetecteerd door hun zwaartekracht Effecten. Terwijl de aarde (en vermoedelijk planetaire systemen rond andere sterren) door de schijf reizen, donkere materie opeenhopingen verstoren de banen van verre kometen en sturen ze op aanvaringsbanen met planeten.

Het lijkt er ook op dat donkere materie zich kennelijk kan ophopen in de kern van de aarde. Uiteindelijk vernietigen de deeltjes van donkere materie elkaar en produceren ze aanzienlijke warmte. De hitte die wordt veroorzaakt door de vernietiging van donkere materie in de kern van de aarde, kan gebeurtenissen zoals vulkanisch veroorzaken uitbarstingen, bergopbouw, magnetische veldomkeringen en veranderingen in zeeniveau, die ook elke 30 pieken vertonen miljoen jaar.

Het lijkt erop dat donkere materie veel te verantwoorden heeft in het universum. Het is een ongelooflijk effectief materiaal, ook al is het nog niet gezien. Zijn onzichtbare hand wordt overal gevoeld.