Kaart van donkere materie in het heelal
Voorbereidingen op de strijd!
Alle pers heeft er over gesproken: het onzichtbare is gekaart. Yannick Meillier en zijn team, uitgaande van de effecten van gravitationele lensing die beeldvorming van sterrenstelsels beïnvloeden, en aannemend dat deze worden veroorzaakt door materie die momenteel onzichtbaar is voor waarneming, hebben de eerste driedimensionale kaart getekend van een deel van het heelal. Daardoor heerst nu opwinding in de laboratoria. Astrofysici, aangemoedigd door deze aanpak, zijn bereid om donkere materie in al hun modellen te integreren. Theoretische fysici vinden een onverwachte toepassing voor de meest exotische deeltjes die uit hun fantasie voortkomen, zoals de "neutralino". Allemaal zullen elkaar op 13, 14 en 15 juni volgend jaar ontmoeten aan de universiteit van Montpellier om te bespreken of een laboratorium voor astropartikelen kan worden opgericht, onder auspiciën van het INSU (Institut des Sciences de l'Univers, afdeling van het CNRS).
...................Hieronder de beroemde kaart:
Dezelfde kaart, in doorsnede:
Het artikel van J.P. Petit, genoemd.
De verduidelijkte versie en het boek.
Maar, vox populi, vox dei, de reproductie van het artikel uit Le Monde van vrijdag 17 maart 2000
Als donkere materie de lichtstraal afbuigt, bestaat ze dan niet?
De vervorming van afbeeldingen van verre sterrenstelsels bewijst het bestaan van enorme, onzichtbare objecten.
Al jaren zoeken astronomen naar bewijs van donkere materie (90% van de materie in het heelal). Veel hypothese zijn voorgesteld om de aard van dit materiaal dat buiten bereik van telescopen blijft: zware objecten (bruine dwergen) en elementaire deeltjes (neutrino's). Maar het klopt niet. Daarom denkt men dat deze materie bestaat uit theoretische deeltjes die nog moeten worden ontdekt.
Astronomen zijn duidelijk: 90% van de materie in het universum ontsnapt aan de objectieven van hun telescopen. Alleen sterrenstelsels en de miljarden sterren die ze vormen, donkere of heldere nevels die de hemel versieren, en gigantische energie-uitbarstingen waarvan de productiemechanismen nog niet volledig begrepen zijn, verschijnen op foto's (...). Dankzij technologische vooruitgang zijn er nieuwe vensters geopend in het infrarood, ultraviolet, röntgenstraling en gammastraling. Recentelijk hebben astronomen ook de astronomie van neutrino's geopend, vluchtige deeltjes die een aanzienlijke bijdrage leveren aan de massa van het universum.
...Maar theoreten weten goed dat, ondanks dit alles, het grootste deel van het universum onzichtbaar blijft voor de astronomische gemeenschap, die niet kan voldoen met het beperkte waarnemingsveld – slechts 10% van het geheel – dat haar wordt aangeboden. Daarom zoeken zij al jaren naar bewijs van deze beroemde donkere materie, een belangrijk bestanddeel van ons universum. Een team van het Institut d'Astrophysique van Parijs, in samenwerking met Franse astronomen (CEA Saclay, Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) en Laboratoire d'Astronomie Spatiale van Marseille) en buitenlandse onderzoekers (Canada, Duitsland, Verenigde Staten), heeft nu een venster geopend naar deze wereld. Net voor een Brits team onder leiding van Richard Ellis (Cambridge en Caltech) en een Amerikaans team onder leiding van Tyson (Bell Labs, New Jersey), die beide gedeeltelijk dezelfde resultaten bevestigen. ...Hoe hebben de onderzoekers het onzichtbare overwonnen en het bestaan van donkere materie bevestigd? Door gebruik te maken van een principe dat stelt dat licht afbuigt in de buurt van een enorme massa (zon, galactische schijf), door de zwaartekracht. Deze hypothese is vele malen geverifieerd. Maar astronomen vroegen zich af of hetzelfde effect ook kon worden waargenomen bij donkere materie, die verondersteld wordt zeldzaam en in grote hoeveelheden te zijn. Als dat zo was, zou deze donkere materie haar aanwezigheid verraden zonder dat ze zelf zichtbaar is.
"Cosmische astigmatisme".
"In 1991 legt Yannick Meillier van het Institut d'Astrophysique van Parijs uit dat de theorie voorspelde dat verre objecten zoals sterrenstelsels, door de aanwezigheid van grote hoeveelheden donkere materie op hun lichtweg, lichtelijk vervormd zouden verschijnen en ellipsvormige vormen zouden vertonen. Maar volgens berekeningen was dit effect van cosmische astigmatisme zo zwak dat het detecteren een uitdaging was." Bovendien ontbraken de onderzoekers op dat moment aan een theoretisch model om eventuele metingen te valideren, en ook aan camera's die krachtig genoeg waren om ze uit te voeren. Sindsdien is de CFH 12K-camera ontwikkeld en heeft de Canadese Ludovic Van Waerbeke specifieke analysegereedschappen ontwikkeld voor dit onderzoeksprogramma. Na vijf jaar analyseren van de zo’n 200.000 verre sterrenstelsels die gefotografeerd zijn door de Canada-France-Hawaii Telescope, zijn de onderzoekers eindelijk geslaagd. Op de afbeeldingen van de hemel die door de CFHT zijn genomen, verschijnen nu, na een gepaste verwerking, honderden kleine groene ellipsen, elk een sterrenstelsel. ...Kan men hieruit concluderen dat dit fenomeen werkelijk het gevolg is van een gravitationele afbuiging van het licht uit de sterrenstelsels? "Zeker (...), antwoordt Yannick Meillier. Zonder materie op de weg van het licht – dus zonder gravitationele invloed – verschijnen zelfs elliptische sterrenstelsels als kleine ronde stippen. In het andere geval is het beeld gevuld met kleine ellipsen. Bovendien heeft de gravitationele invloed een tendens om deze sterrenstelsels te ordenen. Een beetje zoals een magneet dat doet met ijzertjes volgens de lijnen van het magnetisch veld dat erop wordt uitgeoefend".
Nog onbekende deeltjes.
Deze nauwelijks waarneembare vervormingen en de herstructurering van de sterrenstelsels maken het mogelijk om te stellen dat het licht is afgebogen door diffuse, onzichtbare materiefilamenten. Een materie met een lage dichtheid (in tegenstelling tot die van de zon of sterrenstelselcluster), maar waarvan de effecten wel waarneembaar zijn door hun enorme uitgestrektheid: 100 miljoen tot één miljard parsec (1 parsec is gelijk aan 3,36 lichtjaar). Voor vergelijking: onze melkweg meet slechts 34.000 parsec in haar grootste lengte. Op het driedimensionale model dat het Franse team op de computer heeft gereconstrueerd, is het effect indrukwekkend. Tijdens hun reis naar ons verandert het licht voortdurend van richting in de buurt van deze filamenten, die als een soort Gruyère in de ruimte lijken te zijn gevormd. Een structuur die het verhaal van het universum vertelt en de beginsituatie van zijn vorming onthult. Want donkere materie, die ons onzichtbaar blijft, is niet van dezelfde aard (baryonisch) als de materie waaruit sterren en wijzelf bestaan. Volgens theoreten zou het bestaan uit deeltjes – wimps, axions, supersymmetrische deeltjes, enzovoort – die nog moeten worden ontdekt. ..Een nieuwe deur is net opengegaan, voor astronomen om erin te stappen. Ze zullen dit binnenkort doen met de inzet van een camera vier keer groter dan de huidige, de MégaCam, ontwikkeld door het CEA van Saclay, die over twee jaar op de CFHT wordt ingezet. In een verder afgelegen toekomst is een netwerk van honderd telescopen van één meter diameter en het lanceren van een Amerikaans satelliet, Snapsat, gewijd aan explosieve sterren (supernova's), maar ook in staat om de effecten van donkere materie te volgen, in overweging.
***Jean-François Augereau. ***
Het is niet zo eenvoudig als het lijkt. In 1985 ontdekt Bernard Fort, vergezeld van studenten, waaronder Yannick Meillier, op drie meter zestig hoogte op Hawaï, met een van de eerste CCD-camera's, een gravitationele boog in het sterrenstelselcluster Abell 370. Het duurt drie jaar voordat het team de astronomische gemeenschap overtuigt dat dit type vorming werkelijk een "gravitationele lensing"-effect vertegenwoordigt. Berekeningen op basis van deze hypothese concluderen dat deze onzichtbare massa zeer dicht bij het centrum van het cluster moet liggen. In 1989 bedenkt Fort en Meillier een methode om, nog steeds op basis van deze hypothese, de kaart van de onzichtbare materie die dit fenomeen zou veroorzaken, te reconstrueren. Maar al in 1994 ontdekken Fort en Meillier in de buurt van het centrum van een ander cluster een "object" dat twijfel oproept over de geldigheid van hun methode. Het gaat om een "concentratie van onzichtbare materie", geïsoleerd en gemeten via vervormingen in afbeeldingen van naburige sterrenstelsels, die niet gepaard gaat met een concentratie van "conventionele" materie die licht uitstraalt. Verwonderd leggen ze de foto opzij. Maar drie jaar later merkt Yannick Meillier hetzelfde fenomeen op bij het cluster Abell 1942 (zie foto's hieronder). Het object wordt geanalyseerd met andere instrumenten en in andere frequenties, evenals zijn omgeving. Deze keer is er geen twijfel meer: de methode Meillier-Fort concludeert het bestaan van een fantastische concentratie van onzichtbare materie (5 × 10¹⁴ keer de massa van de zon, gelijk aan de grootste sterrenstelselcluster die ooit zijn waargenomen), en dit in een volkomen donkere regio.....
Hier is de opmerking van Bernard Fort over dit fenomeen (uitgehaald uit Ciel et Espace, juni 2000) ::
....Wat problematisch is, is dat observatoren, bij het observeren van sectoren die slechts 0,01% van de hemel vormen, al twee objecten van dit type hebben ontdekt. Het is dus zeer waarschijnlijk dat de vermenigvuldiging van observaties, terwijl ze een driedimensionale kaart van deze beroemde donkere materie zullen geven – een prachtig effect – ook honderden "donkere cluster" of "zwarte concentraties" zal opleveren, zoals Bernard Fort besloot ze te noemen. Dan is het moeilijk te begrijpen waarom en hoe concentraties van materie die vergelijkbaar zijn met de rijkste bekende cluster zouden kunnen invloed uitoefenen op fotonen die er vlakbij passeren, maar niet op de omringende sterrenstelsels of het gas dat hier en daar verspreid is. ....Tenzij er twee soorten materie zijn die volledig apart staan. Door "anormale gravitationele lensing-effecten" toe te schrijven aan het effect van tweelingmaterie, komen we tot geheel andere interpretaties, zoals besproken in ons boek "on a perdu la moitié de l'univers", Albin Michel, 1997. Zo zouden de bogen niet veroorzaakt worden door concentraties van donkere materie, maar door leemtes in de verdeling van tweelingmaterie. Omgekeerd zouden deze "donkere cluster" de aanwezigheid van "conglomeraten van tweelingmaterie" kunnen onthullen, primaire structuren, warm en "geometrisch onzichtbaar". Om meer duidelijkheid te krijgen, zou een studie moeten worden herhaald zoals die gedurende jaren door Meillier en Fort werd uitgevoerd, de "kaart van het onzichtbare" opnieuw moeten worden gemaakt, maar nu onder de aanname dat het effect niet wordt veroorzaakt door donkere materie – exotisch of niet – maar door tweelingmaterie, die zich eenvoudig gedraagt ten opzichte van onze eigen materie alsof deze bestaat uit conventionele deeltjes met negatieve massa en energie. Een leuke scriptie voor een kamikaze-student (een term die in het CNRS van toepassing is op elke student die buiten de gebruikelijke paden gaat).
Hieronder een recente demonstratie van aanhangers van donkere materie:
en een demonstratie van aanhangers van tweelingmaterie:
