Met behulp van zwaartekrachtslenzen heeft een astronoom de zwaartekrachtstheorie van Erik Verlinde getest.

In 2010 presenteerde hoogleraar Erik Verlinde zijn zwaartekrachtstheorie. De theorie wijkt af van de theorieën van Einstein en Newton en gaat ervan uit dat de zwaartekracht geen fundamentele kracht is, maar voortkomt uit een onderliggende theorie. Die nieuwe theorie kan het mechanisme achter de zwaartekracht verklaren.

Extra zwaartekracht
Maar dat niet alleen: de theorie kan ook de herkomst van de mysterieuze extra zwaartekracht in en rondom sterrenstelsels verklaren, zo maakte Verlinde vorige maand bekend. Het is namelijk zo dat sterrenstelsels meer zwaartekracht hebben dan we afgaand op de zichtbare materie waaruit ze bestaan, zouden verwachten. Grote vraag is: waar komt die zwaartekracht vandaan? Onderzoekers stellen dat in de sterrenstelsels onzichtbare materie – donkere materie – moest huizen die voor extra zwaartekracht zorgt. Verlindes zwaartekrachtstheorie maakt het bestaan die die hypothetische donkere materie overbodig: de theorie voorspelt louter op basis van de zichtbare materie hoeveel zwaartekracht er in een sterrenstelsel moet zijn.

Meer over de theorie

Meer weten over de zwaartekrachtstheorie van Verlinde? Lees er hier alles over!

Lens
De Leidse astronoom Margot Brouwer heeft de nieuwe theorie van Verlinde nu getest middels de lenswerking van zwaartekracht. De zwaartekracht van sterrenstelsels kromt de ruimte, waardoor het licht dat door deze ruimte reist, wordt afgebogen (net zoals een lens licht afbuigt). Daarom lijken achtergrond-sterrenstelsels die ver achter een voorgrond-sterrenstelsel staan, vervormd: het licht van het sterrenstelsel op de achtergrond wordt afgebogen door de zwaartekracht van het sterrenstelsel op de voorgrond. Door het effect dat een voorgrond-sterrenstelsel op het licht van een achtergrond-sterrenstelsel heeft, te bestuderen, kunnen onderzoekers meer zeggen over de zwaartekrachtverdeling rond het voorgrond-sterrenstelsel. Op afstanden tot honderd keer de straal van het sterrenstelsel meten onderzoekers op deze wijze echter meer zwaartekracht van Einsteins zwaartekrachttheorie kan verklaren. De theorie van Einstein is alleen correct als we ervan uitgaan dat een sterrenstelsel onzichtbare deeltjes herbergt: de donkere materie.

Directe voorspelling
Brouwer heeft nu dus met behulp van de lenswerking van de zwaartekracht de zwaartekrachtverdeling van meer dan 33.000 sterrenstelsels vastgesteld. Van elk sterrenstelsel berekende ze – op basis van de zichtbare massa – tevens de door Verlinde voorspelde hoeveelheid zwaartekracht. En wat blijkt? De voorspelling van Verlinde komt goed overeen met de zwaartekrachtverdeling die we daadwerkelijk zien. Maar, zo benadrukt Brouwer, ook donkere materie kan de extra zwaartekracht verklaren. Alleen is de massa van de donkere materie-wolk een vrije parameter die aan de waarneming moet worden aangepast, terwijl Verlindes theorie – zonder vrije parameters – een directe voorspelling geeft.

De theorie van Verlinde is hiermee dus nog niet bewezen. Brouwer wijst erop dat Verlindes theorie veel waarnemingen nog niet kan verklaren en het bestaan van donkere materie dus nog niet ontkracht is. “De vraag is nu hoe deze theorie zich verder ontwikkelt en hoe we deze verder kunnen testen,” stelt Brouwer. “Het resultaat van deze eerste test is in elk geval interessant.”