Universiteit Leiden

nl en

Hemellichamen wegen met afbuigend licht

De meeste materie in het heelal is onzichtbaar, vermoeden veel astronomen. Maar hoe weeg je donkere materie die je niet kunt zien? Hoogleraar Henk Hoekstra zoekt naar een oplossing. Oratie op 25 juni.

Het fascineert sterrenkundigen al een tijdje. Sterren en gas in de buitendelen van melkwegstelsels bewegen sneller dan we op grond van de zichtbare materie mogen verwachten. Dat kan maar twee dingen betekenen: of er is iets mis met de theorie van de zwaartekracht, of er is meer materie in het uitgestrekte heelal dan we kunnen zien. De meeste astronomen neigen nu naar het laatste, en wijzen met de beschuldigende vinger naar onzichtbare deeltjes, oftewel donkere materie.

Vervorming ruimte-tijd

Hoogleraar Observationele kosmologie Henk Hoekstra test deze theorie van de zwaartekracht. Dat doet hij onder meer door het gewicht van melkwegstelsels en nog grotere kosmische structuren in kaart te brengen. Daarbij maakt hij gebruik van de zogeheten vervorming in de ruimte-tijd. ‘Lichtstralen in het heelal worden iets afgebogen als ze langs dit soort massieve objecten scheren. De zwaartekracht van een melkwegstelsel trekt immers aan de lichtstraal. Je kunt het gewicht van zo’n stelsel berekenen aan de hand van de mate waarin de straal wordt afgebogen.’

Teil water

Iets vergelijkbaars gebeurt als je een muntje in een teil water legt. Als het water niet beweegt dan zijn de munten keurig rond, en zal je nauwelijks onderscheid kunnen maken tussen een lege en een met water gevulde teil. Hoekstra: ‘De situatie verandert als je wat golven maakt. De munten lijken te bewegen. Als je een foto maakt zie je bovendien dat de afbeeldingen van de munten zijn vervormd. De variatie in de waterkolom beïnvloedt de lichtstralen. Dit vertelt ons dat de teil is gevuld met water. Sterker nog: we kunnen de vorm van het wateroppervlak reconstrueren als er genoeg munten op de bodem van de teil liggen.’

Betere metingen

Hoekstra hoopt op die manier iets meer zicht te krijgen op de werking van het heelal. Want al lijkt het heelal soms verrassend simpel te werken volgens enkele natuurkundige wetten, schijn bedriegt. Hoekstra: ‘Onze huidige kennis van de natuurkunde is incompleet. Hoe meer we te weten zijn gekomen, hoe minder we het begrijpen. Maar we leven nu in de vrij uitzonderlijke situatie waarin betere metingen ons verder kunnen helpen.’

European Space Agency

Momenteel werkt Hoekstra aan de Euclidessatelliet, een kunstmaan die naar verwachting in 2022 wordt gelanceerd door de European Space Agency (ESA), om de baan van de Aarde te volgen. Hoekstra is verantwoordelijk voor de zwaartekrachtlenswerking waarmee sterrenkundigen donkere materie in kaart kunnen brengen door de vervorming van licht.

Mail de redactie

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie