Bewijs voor het bestaan van donkere materie

Inleiding

Donkere materie is een van de grootste mysteries in ons heelal. Hoewel we er nog nooit direct bewijs voor hebben gevonden, zijn er aanwijzingen dat het bestaat. In dit artikel gaan we dieper in op het bewijs voor het bestaan van donkere materie en wat het precies is.

Galactische rotatiecurven

Een van de belangrijkste stukken bewijs voor het bestaan van donkere materie komt van galactische rotatiecurven. Rotatiecurven zijn grafieken die laten zien hoe snel sterren en gas in een sterrenstelsel om het centrum draaien. In ons zonnestelsel draait alles om de zon heen, en dat gebeurt op een precieze manier. Hoe verder van het centrum van een sterrenstelsel af, hoe langzamer sterren zouden moeten draaien. Echter, wanneer we deze rotatiecurven in kaart brengen voor sterrenstelsels, zien we iets vreemds. Sterren aan de rand van een sterrenstelsel lijken even snel te draaien als de sterren dichterbij het centrum. Dit duidt erop dat er ergens in het sterrenstelsel een extra massa aanwezig is die we niet kunnen waarnemen. Dit is het bewijs voor het bestaan van donkere materie.

Gravitatielensvorming

Een ander stuk bewijs voor donkere materie komt van gravitatielensvorming. Dit fenomeen treedt op wanneer lichtstralen van achter een cluster van sterrenstelsels passeren. De zwaartekracht van de cluster vervormt de lichtstralen, waardoor we meerdere beelden van hetzelfde sterrenstelsel kunnen zien. Deze gravitatielensvorming kan alleen verklaard worden door het bestaan van extra massa in het cluster van sterrenstelsels. De hoeveelheid zichtbare massa in de cluster is niet groot genoeg om het effect te veroorzaken dat we waarnemen, wat betekent dat er donkere materie aanwezig moet zijn.

De kosmische achtergrondstraling

De kosmische achtergrondstraling is de straling die vrijkwam tijdens de oerknal, en die nog steeds meetbaar is. Deze straling zou niet beïnvloed mogen zijn door de aanwezigheid van donkere materie, maar toch lijkt het erop dat donkere materie een rol heeft gespeeld in de vroege geschiedenis van het heelal. Tijdens de oerknal ontstonden kleine fluctuaties in de dichtheid van de materie in het heelal. Deze fluctuaties groeiden uit tot de grote structuren van sterrenstelsels die we vandaag de dag zien. Computermodellen laten zien dat deze fluctuaties veel sneller zouden groeien als er donkere materie aanwezig was.

Wat is donkere materie?

Hoewel we dus aanwijzingen hebben voor het bestaan van donkere materie, weten we eigenlijk nog heel weinig over wat het precies is. De naam 'donkere materie' duidt erop dat het geen licht uitzendt en dus niet waarneembaar is met telescopen. In feite is donkere materie mysterieuze materie die geen elektromagnetische interacties ondergaat en alleen via de zwaartekracht invloed uitoefent op de zichtbare materie in het universum. Er zijn verschillende theorieën over wat het precies zou kunnen zijn, zoals WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), axionen en modellen die uitgaan van extra dimensies.

Conclusie

Hoewel we nog veel vragen hebben over donkere materie en wat het precies is, is er voldoende bewijs om te stellen dat het bestaat. Galactische rotatiecurven, gravitatielensvorming en de kosmische achtergrondstraling zijn allemaal aanwijzingen dat er meer massa in het heelal aanwezig is dan we kunnen waarnemen. Het ontdekken en begrijpen van donkere materie is een van de grootste uitdagingen in de hedendaagse kosmologie.