Fritz Zwicky (1898 – 1974) en de Donkere Materie

Het is vandaag de geboortedag van de Zwitserse astronoom Fritz Zwicky. Hij werd op 14 februari 1898 geboren in Varna in Bulgarije en hij wordt gezien als een van de belangrijkste astronomen van de twintigste eeuw. Zwicky is het bekendst van zijn voorstellen voor het bestaan van donkere materie.

Fritz Zwicky studeerde natuurkunde en wiskunde aan de Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) in Zürich. Omstreeks 1922 werd hij onderzoeksassistent en vanaf 1925 werkte hij bij het California Institute of Tehnology in Pasadena. Hij kreeg een beurs van de Rockefeller Foundation en hij werkte als theoretisch natuurkundige en later als astrofysicus aan de sterrenwachten van Mount Wilson en Palomar.

In 1933 trok Zwicky alle aandacht toen hij de term “supernova” bedacht. Hij had een theorie opgesteld waarin hij stelde dat het heel waarschijnlijk gaat om gewone sterren die worden omgezet naar een neutronenster. Aan het eind van de jaren ’30 had hij enkele tientallen supernova’s ontdekt. In zijn hele leven heeft Zwicky vermoedelijk meer dan 120 supernova-ontdekkingen gedaan.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd Zwicky in Pasadena actief betrokken bij de ontwikkeling van raketten. Ook is hij bekend van een programma dat academische bibliotheken ondersteunde die hadden geleden onder de oorlog. Aan het eind van de jaren ’40 werd Zwicky de wetenschappelijke directeur van het bedrijf Aerojet en werkte hij aan de verbetering van motoren. Dit leverde hem verschillende patenten op.

Alhoewel het een onderwerp van discussie is zal Zwicky door velen worden herinnerd als de vader van de donkere materie. Zwicky was de eerste die zag dat grote delen van de materie in rijk gevulde clusters van sterrenstelsels helemaal niet zichtbaar was. In 1933 publiceerde hij hierover. Hij schatte de totale massa van de Coma cluster van sterrenstelsels uitgaande van de bewegingen van de sterrenstelsels in die cluster. Hij kwam tot de conclusie dat de sterrenstelsels gemiddeld te snel bewogen om de Coma cluster bij elkaar te houden met behulp van de zichtbare materie.

Zwicky schreef daarover: “Om een gemiddeld Dopplereffect van 1000 km.sec^-1 te bereiken, dit is wat we waarnemen, zou de gemiddelde dichtheid van de Comacluster minstens 400 maal groter moeten zijn dan de zichtbare materie die we zien. Als dit inderdaad het geval is dan hoe zit het verrassende resultaat opleveren dat er veel meer donkere materie in het heelal aanwezig is dan zichtbare materie”.

Er wordt gesteld dat de analyse van Fritz Zwicky gepaard ging met beperkte statistische gegevens maar dan nog werden zijn geschatte resultaten als redelijk beschouwd. Zwicky zat er echter behoorlijk naast doordat hij een verkeerde waarde voor de Hubble constante had gebruikt. Als we dezelfde berekening tegenwoordig opnieuw doen dan komen we uit op een kleinere factor dan Zwicky in de jaren ’30. Die kleinere factor is gebaseerd op grotere waardes voor de hoeveelheid zichtbare materie. Het is echter nog steeds wel duidelijk dat een groot deel van de materie in het heelal uit donkere materie bestaat.

Zwicky was bekend als een groot spreker en hij werd dan ook veel talloze lezingen uitgenodigd. Daarnaast was hij uitermate productief in zijn wetenschappelijke werk. Hij heeft meer dan 500 wetenschappelijke publicaties op zijn naam staan waaronder zijn “Morphological Astronomy” uit 1957. In 1972 kreeg Fritz Zwicky de gouden medaille van de Royal Astronomical Society in Londen voor zijn bijdragen aan de astronomie. Daarnaast ontving hij talloze andere onderscheidingen van over de hele wereld.

Fritz Zwicky stierf op 8 februari 1974 in Pasadena, Californië.

Eerste publicatie: 14 februari 2019