Donkere materie is zo anti-sociaal dat het niet eens met zichzelf wil praten. Nieuwe metingen van botsingen tussen tientallen clusters van sterrenstelsels laten zien dat deze mysterieuze substantie nog spookachtiger is dan we al dachten.

Collage of six cluster collisions with dark matter maps
Collage van zes clusterbotsingen.

‘Uit de resultaten van ons onderzoek blijkt dat we een groot deel van de modellen die voorspellen dat donkere materie interactie met zichzelf aangaat, kunnen uitsluiten’, zegt David Harvey van de Technische Universiteit in Lausanne.’Dit is de eerste keer dat we deze eigenschap op zo’n grote schaal hebben kunnen onderzoeken.’

Ongeveer 83 procent van het universum bestaat uit donkere materie, zo wordt verondersteld. Maar omdat het weigert interactie aan te gaan met normale materie, behalve dan via zwaartekracht, tasten wetenschappers nog steeds in het duister omtrent de ware aard ervan.

Verrassingen uit het vriesvak
LEES OOK
Verrassingen uit het vriesvak

Sommige onderzoekers hebben geprobeerd om donkere materie weg te moffelen door de theorie over zwaartekracht aan te passen, maar uit observaties van een botsing tussen twee clusters van sterrenstelsels, blijkt dat dat onmogelijk is.

Normaal gesproken zijn donkere materie en gewone materie zo goed vermengd dat ze niet van elkaar te onderscheiden zijn. Maar toen deze twee clusters met elkaar botsten, gleden hun sterrenstelsels langs elkaar en lieten een spoor van heet, interagerend gas achter. De donkere materie, indirect waargenomen dankzij effecten van de zwaartekracht, bleef bij de sterrenstelsels. Dit duidt erop dat donkeremateriedeeltjes niet van elkaar af botsen zoals gewone deeltjes doen.

Hubble en Chandra

Sommige onderzoeken van andere botsingen tussen sterrenstelsels duiden erop dat donkere materie met zichzelf interageert dankzij een kracht die alleen alleen op donkere materie van toepassing is. Om dit idee te testen, gebruikten Harvey en zijn collega’s foto’s van de Hubble-ruimtetelescoop en ruimteobservatorium Chandra om te kijken naar de posities van gas, sterrenstelsels en donkere materie in een recordaantal van dertig botsende clusters van sterrenstelsels.

‘Clusters van sterrenstelsels hebben de hoogste dichtheid van donkere materie in het universum. Daarom vormen de botsingen daartussen het ideale laboratorium om te onderzoeken welke interactie donkere materie met zichzelf aangaat’, vertelt Harvey.

De onderzoekers ontdekten dat als sterrenstelsels botsen, donkere materie zich niet van de koers laat brengen door andere donkere materie in de omgeving, wat erop wijst dat het in het geheel niet met zichzelf interageert.

‘Dit is de eerste keer dat er zo veel stelsels zo gedetailleerd en systematisch onderzocht zijn’, zegt Jason Rhodes van het Nasa Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. ‘Dat levert exactere resultaten op. En nu moeten we nog honderden of misschien wel duizenden stelsels bekijken.’

Lees ook:

De foto boven dit artikel is gemaakt door NASA, ESA, D. Harvey (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland), R. Massey (Durham University, UK), the Hubble SM4 ERO Team, ST-ECF, ESO, D. Coe (STScI), J. Merten (Heidelberg/Bologna), HST Frontier Fields, Harald Ebeling (University of Hawaii at Manoa), Jean-Paul Kneib (LAM)and Johan Richard (Caltech, USA)