Simulaties voorspellen vindplaat donkere materie
Datum: 06 november 2008
'All-sky map' van de zwakke gammastraling, zoals voorspeld in het
onderzoek.
'All-sky map' van de zwakke gammastraling, zoals voorspeld in het
onderzoek.
Een internationaal team van sterrenkundigen, onder wie de Groningse
astronome Amina Helmi, heeft de locaties in de Melkweg voorspeld, waar
de kans het grootst is dat er donkere materie wordt gedetecteerd. Op
basis van simulaties, uitgevoerd met Europa's grootste supercomputers,
tonen zij aan dat niet de satellietstelsels van de Melkweg, maar het
gebied rondom het centrum van de Melkweg, de beste plek is om te
speuren naar de zwakke gammastraling die wordt uitgezonden door de
raadselachtige donkere materie. In een Nature-artikel dat 6 november
2008 verschijnt doen zij de aanbeveling dat NASA de nieuwe
gammatelescoop Fermi op deze gebieden moet richten.
Donkere materie is materie die wel zwaartekrachtsinvloed uitoefent,
maar tot op heden niet is waargenomen met telescopen. Kosmologen nemen
aan dat zo'n 85 procent van alle massa in het heelal uit de
mysterieuze donkere materie bestaat, geen gewone atomen en moleculen,
maar onbekende elementaire deeltjes die wel massa hebben, maar geen
straling produceren. Onder de juiste condities zouden deze deeltjes
wel voldoende gammastraling kunnen uitzenden om door Fermi te worden
gezien.
De donkere materie-halo rond een sterrenstelsel als onze Melkweg bevat
meer dan een triljoen zonsmassa's. De simulaties laten zien dat de
enorme halo van de Melkweg is ontstaan door een serie van botsingen en
versmeltingen van miljoenen veel kleinere 'brokken' donkere materie
die bij de Oerknal zijn ontstaan. Sommige hebben het proces overleefd;
de grootste herbergen de bekende satellietstelsels van de Melkweg,
zoals de Grote en Kleine Magelhaense Wolk en het dwergstelsel
Sagittarius.
Gammastraling wordt geproduceerd in gebieden met een grote dichtheid
van donkere materie. De straling komt vrij wanneer de deeltjes botsen
en vernietigd worden. Veel kosmologen hebben beargumenteerd dat de
satellietstelsels de ideale plek vormen voor Fermi om gammastraling te
zoeken, vanwege de hoge dichtheid in hun centrum. De nieuwe simulaties
tonen echter aan dat Fermi beter de Melkweg in zou kunnen kijken
(vanaf de zon gezien), maar dan 10 tot 30 graden van het centrum
vandaan. Daar, zo voorspellen de astronomen, is de kans het grootst
dat een gevarieerd en karakteristiek patroon van gammastraling wordt
ontdekt.
De simulaties zijn uitgevoerd met onder meer Stella/Bluegene, de LOFAR
supercomputer bij de Rijksuniversieit Groningen.
Meer informatie: prof. dr. Amina Helmi, Kapteyn Instituut,
Rijksuniversiteit Groningen
Meer beelden zijn te vinden op http://www.mpa-garching.mpg.de/aquarius
Artikel: Prospects for detecting supersymmetric dark matter in the
Galactic halo, Nature 456, 73-76 (6 November 2008)
Rijksuniversiteit Groningen