Donkere materie in ons zonnestelsel?

Net zoals de 8 planeten in ons zonnestelsel die om de zon draaien, draaien sterren in de spiraalarmen van sterrenstelsels rondom een superzware massa, meestal een zwart gat. Volgens de gravitatiewet van Newton waarbij de zwaartekracht de centripetale kracht vormt die de sterren in hun baan houden, zouden sterren die verder van het centrum van het sterrenstelsel bevinden langzamer moeten bewegen dan die dichter bij het centrum. Mordehai Milgrom ontdekte dat dit niet geldt voor sterren die zich aan de rand van sterrenstelsels bevinden. Deze bewegen te snel waardoor de zwaartekracht niet meer sterk genoeg is om deze sterren in hun baan te houden en dus eigenlijk uit hun baan geslingerd zouden moeten worden. Daar komt nog bij dat sterren die nog verder weg staan van het centrum, met nagenoeg dezelfde snelheid blijven bewegen.

Donkere materie

Een verklaring voor de vreemde snelheden is dat er waarschijnlijk meer massa in het sterrenstelsel moet zijn dan uit metingen van sterrenlicht kan worden verklaard. Dit betekent dat er extra materie in het sterrenstelsel moet zijn. Omdat deze hoeveelheid extra materie niet afdoende kon worden verklaard met bekende materie, is er aangenomen dat er een nieuwe vorm van materie moet bestaan die 'donkere materie' wordt genoemd. Deze materie zou hele bijzondere eigenschappen moeten hebben. Het zou geen interactie hebben met licht en met andere bekende materie behalve dan de zwaartekracht. Ook de verdeling van deze donkere materie is anders dan de reguliere materie. De meeste sterren draaien nagenoeg in een plat vlak rondom het centrum van het sterrenstelsel door de wet van behoud van impulsmoment. Donkere materie lijkt zich hier niets van aan te trekken en zou uniform als een bol verdeeld zijn. Deze verdeling is voor sommige astronomen het bewijs dat donkere materie echt moet bestaan na metingen van de verdeling van deze materie in de Bullet cluster op grond van de lenswerking van deze materie.

De gravitatiewet van Newton gemodificeerd

Van de gravitatiewet van Newton is bekend dat deze nog steeds geldt op een afstand van 18 micrometer. Het zou kunnen zijn, zoals voorgesteld door Mordehai Milgrom dat de gravitatiewet niet meer geldig is op afstanden in de orde van grootte van sterrenstelsels en dus moet worden gemodificeerd. Sean Carroll stelt in zijn presentatie dat de gravitatiewet niet meer klopt bij een waarde beneden de gravitatieversnelling a0 ≈ cH0 waarbij c de lichtsnelheid is en H0 de Hubble constante. Beneden deze waarde is de invloed van donkere materie blijkbaar merkbaar.

Drempelwaarde van de gravitatieversnelling toegepast op ons zonnestelsel

De drempelwaarde zou ook toegepast kunnen worden op ons zonnestelsel. Als een object maar ver genoeg van de zon verwijderd is zodat de gravitatieversnelling op deze afstand beneden de drempel komt, dan zouden effecten toegeschreven aan donkere materie merkbaar (en dus meetbaar) moeten zijn. Deze afstand R is uit te rekenen met de waardes uit onderstaande tabel.

Constante Naam Waarde Eenheid
H0 Constante van Hubble 67,80 km s-1 Mpc-1
1 Mpc Megaparsec 3,086·1022 m
c Lichtsnelheid 299792458 ms-1
Mzon Massa zon 1,9891·1030 kg
1 AE Astronomische eenheid 1,49598·1011 m
G Gravitatieconstante 6,6726·10-11 Nm2 kg-2

De waarde a0 komt dan uit op ca. 6,59·10-10 ms-2. De waarde R komt dan uit op 3000 AE. Deze afstand is enorm, de dwergplaneet Sedna staat op zijn verst 943 AE van de zon vandaan. Voyager 1 staat op 8 mei 2016 134,9 AE van de zon af. Wat bevind zich op 3.000 AE van onze zon?

De Oortwolk

De Oortwolk is een wolk van komeetachtige ijzige objecten rondom ons gehele zonnestelsel op een afstand van 3.000 tot 100.000 AE van onze zon. In tegenstelling tot bijvoorbeeld de Kuipergordel bevinden deze objecten zich niet in een schijf maar als een wolk rondom ons gehele zonnestelsel. Een komeet uit deze Oortwolk kan zich dan ook op elke positie aan de hemel verschijnen. Is het toeval dat op een afstand van 3.000 AE de Oortwolk begint?

Valid HTML 4.01 Transitional


Laatste update: Zondag 8 mei 2016 Contact