Glossarium astronomicum

Donkere Materie

Donkere materie is een veronderstelde vorm van materie die massa heeft, maar volledig transparant is en geen licht uitzendt. Het is geopperd als een gezamenlijke verklaring voor diverse verschijnselen die verband houden met gravitationele interacties. Vroegere bewijzen voor het bestaan van donkere materie kwamen van sterrenstelsels in clusters van sterrenstelsels, waarvan werd vastgesteld dat ze met relatief hoge snelheden bewogen. Het postuleren van extra massa diende om te verklaren waarom de betreffende sterrenstelsels, ondanks hun snelheden, gravitationeel gebonden waren aan hun cluster in plaats van te ontsnappen. Metingen door Vera Rubin en anderen van de snelheden waarmee sterren en gas in schijfvormige sterrenstelsels draaien, leidden tot een bredere acceptatie van het concept van donkere materie: daar vereisen de gebruikelijke wetten van de zwaartekracht een aanzienlijke massa naast de zichtbare materie om de waargenomen hoge rotatiesnelheden te verklaren. Meer recent hebben waarnemingen met gravitationele lenswerking aanzienlijke niet-lichtgevende massa in clusters van sterrenstelsels aangetoond.

In de kosmologie wijst de expansiegeschiedenis van het heelal erop dat er meer materie in het heelal aanwezig is dan in de vorm van lichtgevende materie wordt verklaard. De gangbare verklaring voor de groei van de structuur in het vroege heelal berust ook op de aanwezigheid van donkere materie. Om deze redenen worden de standaard kosmologische modellen "Lambda CDM-modellen" genoemd, waarbij CDM staat voor koude (langzaam bewegende) donkere materie.

De aard van donkere materie is een onderwerp van intensief onderzoek en debat, zowel in de kosmologie als in de deeltjesfysica. Bewijs voor donkere materie blijft indirect en berust op waarnemingen van de effecten van de massa van donkere materie op lichtgevende materie of licht. Er bestaan verschillende voorstellen voor soorten nog niet gedetecteerde elementaire deeltjes waaruit donkere materie zou kunnen bestaan, maar de experimenten die zijn opgezet om direct bewijs voor dergelijke kandidaatdeeltjes te vinden, zijn tot nu toe niet succesvol gebleken. Er zijn ook alternatieve verklaringen voorgesteld die beweren de relevante waarnemingen te verklaren zonder de betrokkenheid van nieuwe deeltjessoorten.

Gerelateerde termen: • Kosmologie
• Donkere energie
• Sterrenstelsel • Sterrenstelselcluster
• Zwaartekrachtlens

Donkere Energie

Donkere energie is een veronderstelde oorzaak van de versnelde uitdijing van het heelal, die zich de afgelopen zes miljard jaar op de grootste schaal heeft voorgedaan. Donkere energie wordt vaak beschreven als een "kracht" die tegengesteld is aan de zwaartekracht. De effecten van donkere energie worden afgeleid uit indirecte observaties en metingen van Type Ia supernovae, de kosmische microgolfachtergrondstraling (CMB), clusters van sterrenstelsels, gravitatielenzen en baryon-akoestische oscillaties, die lijken aan te geven dat donkere energie iets meer dan 70% van de samenstelling van het heelal uitmaakt. Desondanks is er veel onderzoek en discussie over de aard van donkere energie, of er verschillende soorten donkere energie bestaan, of donkere energie in de loop van de kosmische tijd verandert, en alternatieven voor donkere energie.

Gerelateerde termen:

• Kosmische microgolfachtergrondstraling (CMB)
• Donkere materie • Cluster van sterrenstelsels
• Zwaartekrachtlens
• Supernova
• Standaardkaars

Kosmische microgolfachtergrondstraling (CMB)

De kosmische microgolfachtergrondstraling (CMB) is de overgebleven elektromagnetische straling van toen het heelal ongeveer 380.000 jaar oud was en transparant werd voor licht. Het geeft informatie over de samenstelling, geometrie (vorm), evolutie en ontwikkeling van de structuur van het heelal. Het vroege dichte heelal bestond uit een "hete soep" van vrije deeltjes (protonen, neutronen, elektronen) en licht (fotonen). Voordat de CMB vrijkwam, zorgde de interactie van fotonen met vrije elektronen ervoor dat licht geen lange afstanden kon afleggen. De uitdijing en afkoeling van het heelal zorgden ervoor dat vrije elektronen zich met protonen konden verbinden om atomaire waterstof te vormen, en dat licht zich door het heelal kon voortplanten. De uitdijing heeft vervolgens de golflengte van deze fotonen uitgerekt, waardoor ze tegenwoordig detecteerbaar zijn in het microgolfgebied van het elektromagnetische spectrum.

Gerelateerde termen:

• Oerknaltheorie
• Kosmologie
• Donkere energie
• Microgolfstraling
• Elektron