Voorspellingen Verlinde doorstaan eerste astronomische test

De nieuwe publicatie van Erik Verlinde wordt alom geprezen, maar een theorie is pas echt wat waard als experimenten de voorspellingen bevestigen. Vandaag verscheen in sterrenkundig tijdschrift MNRAS het eerste artikel dat Verlindes theorie aan de hand van waarnemingen op de pijnbank legt.

Op voorpublicatiesite ArXiv verscheen begin november een artikel van theoretisch-fysicus Erik Verlinde. Daarin beschreef hij zijn nieuwe theorie waarmee hij in één klap de oorsprong van zwaartekracht en donkere materie probeert te verklaren.

De Leisdse astrofysicus Margot Brouwer test Verlindes theorie met waarnemingen van ruim 33.000 sterrenstelsels.
De Leidse astrofysicus Margot Brouwer test Verlindes theorie met waarnemingen van ruim 33.000 sterrenstelsels.

Astrofysica-promovendus Margot Brouwer van de Universiteit Leiden woonde eind 2015 een praatje bij waarin Verlinde zijn nieuwe ideeën uiteenzette. ‘Zodra ik zijn inmiddels beroemde formule zag, realiseerde ik me dat ik die experimenteel kon testen’, zegt Brouwer.

Naast haar andere promotiewerk begon Brouwer in stilte Verlindes theorie te toetsen aan waarnemingen van sterrenstelsels uit het GAMA– en KiDS-project. De waarnemingen bleken verrassend goed te kloppen met Verlindes voorspellingen. Enthousiast stapte Brouwer naar haar begeleider, die haar groen licht gaf om het onderzoek voort te zetten.

Extra zwaartekracht

Dit bericht is een voorpublicatie uit 'Elastisch Universum', het boek dat New Scientist-redacteur George van Hal schreef over de ideeën van Erik Verlinde. Bestel nu in onze webshop (€ 7,95)
Meer weten over Verlindes theorie? Lees dan ‘Elastisch Universum’ van New Scientist-redacteur George van Hal. Bestel ‘m in onze webshop (€ 7,95)

Verlinde presenteert in zijn theorie een nieuwe kijk op zwaartekracht. Daarmee geeft hij een alternatieve verklaring voor de extra zwaartekracht die astronomen bij sterrenstelsels meten. De meeste wetenschappers nemen aan dat deze kracht afkomstig is van donkere materie: mysterieuze deeltjes die alleen via zwaartekracht interacties aangaan. Naar dergelijke deeltjes wordt hard gezocht, maar ze zijn nog niet gevonden.

Verlinde stelt in zijn theorie dat donkere materie niet bestaat. Met zijn ‘beroemde formule’ relateert hij de zwaartekracht rond sterrenstelsels aan de massa van de zichtbare materie binnen de stelsels. Zo voorspelt hij hoeveel extra zwaartekracht er ontstaat ten gevolge van enkel de zichtbare materie.

Zwaartekrachtslenzen

Brouwer bestudeerde de lenswerking van zwaartekracht bij meer dan 33.000 sterrenstelsels. Dat is het verschijnsel waarbij de zwaartekracht van een sterrenstelsel zorgt voor een kromming van de ruimte. Daardoor wordt het licht van achtergelegen sterrenstelsels afgebogen, zoals ook bij een lens gebeurt. De achtergrond-sterrenstelsels zien er daardoor op waarnemingen licht gekromd uit.

Vereenvoudigde versie van Verlindes vergelijking. Foto: Bob Bronshoff

Via deze ogenschijnlijke kromming bepaalde Brouwer de zwaartekracht van de voorgelegen sterrenstelsels. Vervolgens berekende ze de door Verlinde voorspelde extra zwaartekracht vanuit de massa van de zichtbare materie in de sterrenstelsels. Die voorspelling vergeleek ze met haar eigen waarnemingen van de zwaartekracht.

‘Verlindes voorspelling komt verrassend goed overeen met de waarnemingen’, zegt Brouwer. ‘Maar donkere materie kan de extra zwaartekracht nog net iets beter verklaren.’

Donkere materie heeft ten opzichte van Verlinde echter een oneerlijk voordeel. De massa van de donkere-materiewolk die zich rondom het sterrenstelsel zou bevinden, is een vrije parameter. Die kan altijd zodanig gekozen worden dat het model zo goed mogelijk klopt met de waarnemingen. Verlinde doet daarentegen een directe voorspelling, waarbij aan veel minder knopjes gedraaid hoeft te worden.

Eerste stap

Robbert Dijkgraaf is komende maand gasthoofdredacteur van New Scientist en 'Verlinde's grootste fan'. Bestel dit nummer, inclusief groot interview met Verlinde, nu in onze webshop.
In de decembereditie van New Scientist staat een groot interview met Erik Verlinde. Bestel het nummer in onze webshop!

‘Dat Verlindes theorie de extra zwaartekracht zo goed voorspelt, is zeker interessant, maar is nog geen volledig bewijs’, zegt Brouwer. De theorie is nu namelijk alleen toepasbaar op geïsoleerde, bolvormige massa’s. ‘In werkelijkheid zien sterrenstelsels er niet perfect bolvormig uit en het vinden van geïsoleerde sterrenstelsels is ook niet eenvoudig’, zegt Brouwer. De komende tijd zal Verlinde de theorie verder moeten ontwikkelen om deze ook voorspellingen te laten doen over conventionelere systemen.

Bovendien biedt Verlinde nog geen verklaring voor bepaalde fenomenen die astronomen als indirect bewijs voor donkere materie beschouwen. De zwaartekrachtsverdeling in het Bullet Cluster, dat uit twee botsende groepen sterrenstelsels bestaat, kan bijvoorbeeld tot nu toe alleen verklaard worden met donkere materie. ‘De waarnemingen sluiten donkere materie zeker niet uit, maar zijn wel een interessante en veelbelovende eerste test van Verlindes theorie’, zegt Brouwer.

Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.

Lees verder:

Over de auteur

Dorine Schenk

Dorine Schenk is stagiair bij de redactie van New Scientist. Ze studeerde (astro-)deeltjesfysica aan de Universiteit van Amsterdam. Daarnaast schreef ze voor WRM Magazine en enkele andere media om zoveel mogelijk alle ontwikkelingen in de natuur- en sterrenkunde te mogen volgen. Volg haar op Twitter via @dorineschenk.



1 Reactie

  • Pascal Kwanten

    | Beantwoorden

    Goed artikel waarin de belangrijkste globale plussen en minnen van Verlinde’s en de voorspellingen van donkere materie in vergelijking met concurrende theorieen beknopt uiteen wordt gezet. Vooral de “oneerlijke concurrentie” en de Bulletcluster zijn hierin belangrijk. Zeker zo belangrijk is het idee dat de Big Bang mogelijk nooit heeft plaatsgevonden (althans dat is de suggestie o.b.v. Quantum Informatie).

Plaats een reactie