Melkwegstelseldraaiingsprobleem

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Het Melkwegstelseldraaiingsprobleem is een afwijking tussen de waargenomen draaisnelheden van materie in de schijfdelen van spiraalstelsels en de voorspellingen van de Wetten van Newton betreffende de oplichtende massa. De aanwezigheid van deze tegenstrijdigheid is volgens astronomen een aanwijzing voor het bestaan van donkere materie in de halo van het melkwegstelsel.

Fig. 1 — Draaicurve van een typisch spiraalstelsel: voorspeld (A) en waargenomen (B).

In het begin van de jaren '80 bleek uit waarnemingen voor het eerst dat spiraalstelsels niet draaien zoals verwacht volgens de Keplerdynamica. Gebaseerd op dit model zou materie (zoals sterren en gas) in het schijfgedeelte van een spiraal net zo om het centrum van het stelsel moeten draaien als op de manier waarop planeten in ons zonnestelsel om de zon heen draaien, dat is, volgens de Newtonmechanica. Zou men zich hier op baseren, dan zou men verwachten dat de gemiddelde baansnelheid van een object op een bepaalde afstand van het grootste deel van de massadistributie omgekeerd evenredig zou afnemen met de vierkantswortel van de straal van de baan (de gestippelde lijn in fig. 1). Op het moment van de ontdekking van de afwijking dacht men dat de meeste massa van het melkwegstelsel zich in de centrale bult zou moeten bevinden.

Observaties van de draaicurve van spiraalstelsel stemmen hier echter niet mee overeen. Integendeel, de curves nemen in het geheel niet af volgens de verwachte omgekeerde vierkantswortelrelatie maar zijn vrij "vlak" -- buiten de centrale bult is de snelheid een bijna constante functie van de straal (de vaste lijn in fig. 1). De verklaring die de minste aanpassingen aan de natuurwetten vereist is dat er een aanzienlijke hoeveelheid materie die geen licht uitzendt ver buiten het centrum van het melkwegstelsel aanwezig is. Men oppert dat deze extra massa het gevolg is van donkere materie in de halo, waarvan het bestaan 40 jaar eerder was geopperd door Fritz Zwicky in zijn studie naar de massa's van clusters. Op dit moment zijn er een groot aantal observationele bewijzen die wijzen op de aanwezigheid van koude donkere materie en het bestaan ervan is een belangrijk onderdeel van het huidige Lambda-CDM-model dat de kosmologie van het heelal beschrijft.

Een kleine minderheid van de natuurkundigen en sterrenkundigen hebben hun ongemak over de donkerematerietheorie geuit en sommigen hebben zelf een aantal alternatieve verklaringen bedacht. Een van de meest populaire verklaringen die geopperd zijn is de fenomenologische aangepaste Newtondynamicatheorie. Deze theorie stelt dat de afwijkingen niet het gevolg zijn van problemen met de massa-/lichtverhoudingen of kleine details in ons begrip van het kosmologische gedrag van donkere materie, maar eerder het gevolg van dat de natuurkunde van de zwaartekracht op grote schalen niet gelijk blijft. Hoewel deze theorie redelijk succesvol is in het reproduceren van enkele statistische melkwegstelseleigenschappen en sleutelobservaties die als bewijs gezien worden voor donkere materie, lijkt dit problemen te geven bij waarnemingen van clusters. Pogingen een theoretische basis op te stellen die goed genoeg is om andere effecten zoals de anisotropiën in de kosmische achtergrondstraling en zwaartekrachtlenzen worden nu pas ontwikkeld.

In 2005 publiceerden twee natuurkundigen van de Victoriauniversiteit een artikel[1] dat het melkwegstelseldraaiingsprobleem feitelijk veroorzaakt wordt door een onjuiste toepassing van de Newtonmechanica en in feite niet aanwezig is als in plaats hiervan algemene relativiteit wordt gebruikt. Deze conclusie werd snel betwist[2] als dubieus omdat het bepaalde aannames deed over de bron van de zwaartekracht in een melkwegstelsel. Geen van deze artikelen heeft nog collegiale toetsing ondergaan.

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties