Die soeke na die donker heelal

  • 1

Dit was die briljante Stephen Hawking wat gesê het die “vermiste skakel in kosmologie is die áárd van donkerenergie en -materie”.

’n Nuwe sending is pas die ruimte ingestuur om juis dit te bestudeer. Die Europese Ruimte-agentskap (ESA) se Euclid-teleskoop gaan ’n kosmiese kaart maak van byna ’n derde van die ganse uitspansel.

Die idee van die sending is om die posisie van miljoene sterrestelsels te karteer en dan die gemiddelde spasie tussen hulle te bepaal. Dít is een aanduiding van die invloed wat donkerenergie het. Omdat die lig van verre voorwerpe tyd neem om ons te bereik, sal Euclid die sterrestelsels observeer soos hulle was toe die heelal sowat drie miljard jaar oud was – dus 10 miljard ligjaar ver.

’n Kunstenaarsvoorstelling van Euclid in die ruimte. Skets: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO

Deur die sterrestelsels van naderby te beskou, sal daar nagevors kan word hoe donkerenergie se effek oor tyd verander het.

Daar is voorheen vasgestel dat net 5% van alles in die ganse heelal bestaan uit gewone materie, met 27% wat uit donkermaterie en 68% uit donkerenergie bestaan.

Euclid sal ook donkermaterie bestudeer wat regdeur die kosmos voorkom. Hoewel donkermaterie nie lig reflekteer of absorbeer nie, kan die effek wat dit het, opgespoor word deur die swaartekrag-invloed wat dit het op “gewone” materie, soos sterre en sterrestelsels.

Die bestemming van die teleskoop is Lagrange-punt-2 (L2), ’n “punt” in die ruimte waar die James Webb-teleskoop is, en waar Gaia ook was. Dit is plekke in die ruimte waar die swaartekrag en die omwentelingsbeweging van ’n liggaam in balans is met mekaar. Dus kan ’n ruimtetuig die area gebruik om daar te “hang”, byna soos ’n helikopter.

L2 is 1,5 miljoen km ver, direk “agter” die aarde soos gesien vanaf die son, en dit is vier keer verder weg van die aarde as wat die maan is. Dit is ’n goeie plek om die groter heelal te observeer, omdat die tuig nie die hele tyd om die aarde hoef te wentel nie – wat beteken hy hoef nie in en uit die aarde se skaduwee te beweeg nie, wat veroorsaak dat hy verhit en afkoel wat weer sy uitkyk negatief beïnvloed.

Teen die einde van Julie sal die teleskoop by dié punt aankom, en ná twee maande se toetse sal hy begin om die driedimensionele kaart te bou. Dit sal sowat ses jaar neem om te voltooi.

Die sending is vernoem na die Griekse wiskundige Euclid van Alexandria wat bekend was vir sy werk oor geometrie en wat vandag die basis vir wiskundige velde soos trigonometrie is.

.....
Omdat die heelal al verder en vinniger besig is om uit te dy, laat dit vrae oor die aard van swaartekrag se effek op die kosmos. Dit is soos om ’n voorwerp in die lug op te gooi en dit versnel al hoe vinniger en vinniger. Die oorsaak van die versnelling – donkerenergie – laat kundiges steeds kopkrap.
.....

Saam beïnvloed donkermaterie en -energie die geometrie van die heelal. Stukke donkermaterie skep swaartekragkuile wat die andersins reguit paaie van lig van verre voorwerpe kan buig, terwyl dit ook die toenemende uitdying van die heelal aandryf. Donkerenergie trek die stukke materie weg van mekaar, wat die digtheid van die heelal verminder.

Omdat die heelal al verder en vinniger besig is om uit te dy, laat dit vrae oor die aard van swaartekrag se effek op die kosmos. Dit is soos om ’n voorwerp in die lug op te gooi en dit versnel al hoe vinniger en vinniger. Die oorsaak van die versnelling – donkerenergie – laat kundiges steeds kopkrap.

Meer as ’n eeu gelede het Albert Einstein sy teorie vir algemene relatiwiteit ontwikkel om swaartekrag te beskryf, wat intussen bly staan het. Dit verduidelik ook gravitasiekolke – ’n area waarop Hawking al in die 1970’s deurbraakwerk gedoen het, met wiskunde.

Maar donkerenergie werk teen gravitasie.

Om te sien wat in die heelal se verlede gebeur het, is wel moontlik, dit is soos om na fossiele op aarde te kyk. ’n Ligjaar is die afstand wat lig in een jaar kan reis (sowat 9,5 triljoen km). Ons sien dus vandag hoe voorwerpe gelyk het miljoene of miljarde jare gelede; die meeste van hulle bestaan nie meer nie. Van hulle was daar lank voor die aarde en ons sonnestelsel bestaan het, lank voordat hier lewe hier was, maar hulle lig bereik ons nou eers.

’n Foto van die James Webb-teleskoop wys die effek van ’n swaartekraglens en dus donkermaterie, met van die sterrestelsels wat lyk of hulle gekrom of “sm\eersels” is. Foto: NASA, ESA, CSA, en STScI (https://esawebb.org/)

Sterrestelsels wys nie vir ons hoe sterk hulle swaartekrag is nie, maar hoe hulle lyk wanneer hulle van die aarde beskou word, wys wel. Groot reservoirs van donkermaterie verdraai ruimte self. Dit laat beelde van verre sterrestelsels lyk asof daar ’n kurwe is.

Dié gravitasielens is byna soos lig wat deur ’n optiese lens gaan; dit buig. Wanneer lig dus van verre sterre deur ’n sterrestelsel beweeg, laat die swaartekrag van die materie die lig buig. Dit lyk dan of die lig van elders afkomstig is, eerder as van die ware oorsprong. Hoeveel die lig buig, is ’n aanduiding van hoeveel donkermaterie aanwesig is.

Op een van die eerste foto’s van NASA se James Webb-ruimteteleskoop kan ’n mens sien hoe die verste sterrestelsels lyk, of hulle gekrom is en/of dit “smeersels” op die foto is. Hoe sterk die swaartekrag is, bepaal die grootte en verspreiding van die strukture van donkermaterie en hoe verdraai of gekrom hulle voorkom.

.....
Daar is oral vingerafdrukke van die heelal om ons. Radiogolwe wat seine uitstuur, elemente wat vorm, sterre wat gebore word en ontplof, deeltjies wat blitsig beweeg, soos neutrinos – klein partikels waarvan daar elke sekonde miljarde deur jou liggaam (en die aarde) beweeg.
.....

Daar is oral vingerafdrukke van die heelal om ons. Radiogolwe wat seine uitstuur, elemente wat vorm, sterre wat gebore word en ontplof, deeltjies wat blitsig beweeg, soos neutrinos – klein partikels waarvan daar elke sekonde miljarde deur jou liggaam (en die aarde) beweeg.

En donkerenergie en -materie wat in ritme met die kosmos beweeg. Al moet wetenskaplikes nog die aard daarvan ontrafel.

Lees ook:

Die einde van die heelal

Wat beteken die eerste foto’s van die James Webb-ruimteteleskoop?

 

 

 

  • 1

Kommentaar

  • Pieta van Deventer

    Soos gewoonlik kwyt Elsabe haar uitstekend van haar voorgenome taak, nl om my implisiet uit te nooi om nog meer en weer te lees en dit, les bes, gate uit te geniet, veral om daardie wiskunde onderliggend aan L2 weer te gaan oplees. (JIP, daar is 5 van hulle.) Baie dankie vir hierdie plesier-essay, of is dit 'n plesierige essay?

  • Reageer

    Jou e-posadres sal nie gepubliseer word nie. Kommentaar is onderhewig aan moderering.


     

    Top