Ligo vindt mogelijk donkere materie gemaakt van zwarte gaten

Donkere materie is mogelijk gemaakt van zwarte gaten. Met behulp van zwaartekrachtsgolven komen we er misschien achter of dat waar is.

zwart gat
Aanwijzingen voor een oer-zwart gat. Beeld: S. Ossokine, A Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), W. Benger (Airborne Hydro Mapping GMBH)

Vorige maand maakten wetenschappers van het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (Ligo) bekend dat ze zwaartekrachtsgolven ontdekt hadden die afkomstig waren van twee zwarte gaten die ongeveer 1,3 miljard jaar geleden op elkaar gebotst waren – een ontdekking die een Nobelprijs meer dan waard is. Nu suggereert een team van onderzoekers dat die zwarte gaten mogelijk tot de eersten behoren die in het universum gevormd werden.

Deze oer-zwarte gaten zouden kort na de oerknal ontstaan zijn, toen geluidsgolven zich voortbewogen door de gloeiend hete bal van plasma die het universum vulde. Gebieden waar die golven het dichtst zijn, zouden kunnen imploderen met deze oer-zwarte gaten tot gevolg.

Als deze zwarte gaten nu in grote aantallen bestaan, zouden ze het basisingrediënt kunnen zijn van donkere materie, de mysterieuze substantie die verantwoordelijk is voor 85 procent van de massa van het universum maar geen enkel teken van zijn bestaan geeft, behalve zwaartekracht. Tot nog toe is er echter geen hard bewijs voor het bestaand van deze oer-zwarte gaten.

Zware sterren

Simeon Bird van Johns Hopkins University en zijn collega’s stellen dat Ligo misschien signalen heeft opgevangen van twee oer-zwarte gaten in plaats van ‘gewone’ zwarte gaten, die ontstaan wanneer zware sterren imploderen aan het eind van hun leven.

LEESTIP 50 inzichten universum Joanne Baker van € 24,95 voor € 14,99 Bestel in onze webshop

Hun eerste argument betreft de massa van de zwarte gaten die Ligo gedetecteerd heeft. Die zijn allebei zo’n dertig keer de massa van de zon. In theorie kunnen oer-zwarte gaten verschillende massa’s hebben, maar eerdere observaties sloten objecten onder en boven bepaalde drempelwaarden uit.

‘Er is een bandbreedte waarin ze toegestaan zijn’, zeg Bird, ‘en toevallig past de meting van Ligo daar precies in.’

Ten tweede nam het team aan dat alle donkere materie bestaat uit oer-zwarte gaten rond die massa, en berekende hoe vaak deze objecten tweetallen zouden kunnen vormen die uiteindelijk botsen. Ze kwamen uit op een paar botsingen per jaar in ons sterrenstelsel. Dat komt precies overeen met wat Ligo tot dusverre gemeten heeft (arxiv.org/abs/1603.00464).

‘Het is een plausibiliteitsargument dat zich op dit moment niet laat weerleggen’, zegt Peter Meszaros, sterrenkundige van Pennsylvania State University.

Elliptische baan

Toekomstige metingen moeten meer helderheid bieden. De opvolger van Ligo, de Einstein-telescoop, zal in staat zijn om twee zwarte gaten te bespeuren die dichter om elkaar heen draaien voordat ze op elkaar botsen. De baan van gewone zwarte gaten is circulair, terwijl die van oer-zwarte gaten elliptisch zou moeten zijn. Daarmee zouden de verschillende soorten zwarte gaten van elkaar onderscheiden moeten kunnen worden op het moment dat de rimpelingen van zwaartekrachtsenergie die ze veroorzaken op aarde gemeten worden.

Bird verwacht dat uiteindelijk zal blijken dat beide soorten botsingen plaatsvinden. ‘Ik zou niet enorm verbaasd zijn als blijkt dat sommige samensmeltingen van gewone zwarte gaten zijn en sommige van oer-zwarte gaten.’

Lees verder:

Over de auteur

Shannon Hall

Shannon Hall is freelance wetenschapsjournalist.



2 Reacties

  • h peeters

    | Beantwoorden

    Interessant nieuwtje. Wellicht zijn ‘oer zwarte gaten’ de bron van de donkere materie. Het is bijna niet meer bij te houden dit jaar. Kort achter elkaar een doorbraak in kunstmatige intelligentie (alpha-go) zwaartekrachtsgolven gedetecteerd, priemgetallen wellicht minder willekeurig geplaatst als voorheen gedacht, en een kunstmatige ‘minimalistische’ bacterie gebouwd in het lab. En 2016 is nog maar een paar maanden oud….

  • Femme Verbeek

    | Beantwoorden

    De baan van gewone zwarte gaten is circulair, terwijl die van oer-zwarte gaten elliptisch zou moeten zijn.

    Dat begrijp ik niet. Baan ten opzichte van wat?

Plaats een reactie