Astrofysici denken dat donkeremateriedeeltjes alleen via de zwaartekracht invloed op elkaar uitoefenen. Daarom zou dit spul zo moeilijk te vinden zijn. Maar nu groeit het bewijs voor een type donkere materie dat ook aan zichzelf kan kleven.
Een ongewoon compact sterrenstelsel zou het eerste duidelijke bewijs kunnen zijn voor het bestaan van een onconventionele vorm van ‘plakkerige’ donkere materie. Dat zou ons begrip van deze mysterieuze kosmische substantie veranderen.
Koude donkere materie
In het standaardmodel van de kosmologie bemoeit de zogenaamde koude donkere materie zich alleen met de rest van het heelal via de zwaartekracht. Daardoor zou het samenklonteren in onzichtbare wolken rond sterrenstelsels. We kunnen deze wolken indirect in kaart brengen door hun zwaartekracht te meten. Die zwaartekracht kromt de omliggende ruimte, waardoor licht van andere sterrenstelsels op weg naar de aarde wordt afgebogen.
Het Grote Kosmische Inslag-spel: kun jij een ramp voorkomen?
Wat moet de mensheid doen wanneer een planetoïde op de aarde afstevent? ...
Maar astronomen hebben ontdekt dat sommige van deze wolken, donkere halo’s genoemd, lijken samen te smelten op een manier die niet mogelijk zou moeten zijn als donkeremateriedeeltjes alleen door zwaartekracht met elkaar in contact kunnen komen. Een oplossing is om aan te nemen dat donkere materie ‘plakkerig’ is en een kracht op zichzelf kan uitoefenen die groter is dan die van de zwaartekracht. Daardoor zou donkere materie halo’s met een hogere dichtheid kunnen vormen.
Plakkerig
Astronomen hebben al eerder bewijs gevonden voor deze kleverige donkere materie. Maar het was lastig om de precieze locatie ervan in een sterrenstelsel overeen te laten komen met de voorspellingen over de verdeling van donkere materie.
Astrofysicus Thomas Collett, van de Universiteit van Portsmouth in het Verenigd Koninkrijk, en zijn collega’s hebben nu een donkere halo ontdekt in een sterrenstelsel genaamd SDSS J0946+1006 die dat beeld zou kunnen veranderen. De halo blijkt namelijk een ongewoon compacte wolk te zijn, exact in het centrum van het sterrenstelsel – precies zoals voorspeld. ‘Het dichtheidsprofiel van de donkere materie komt overeen met wat sommige van deze zelfinteragerende [plakkerige] donkere-materiemodellen voorspellen’, zegt Collett.
De onderzoekers ontdekten de halo door een statistisch computermodel toe te passen op eerdere metingen van de Hubble-ruimtetelescoop van stelsel SDSS J0946+1006, dat als een zogeheten zwaartekrachtlens werkt. Dergelijke lenzen ontstaan wanneer de zwaartekracht van een sterrenstelsel met veel massa het licht afbuigt dat we waarnemen van achterliggende sterrenstelsels. In dit geval stelde de bijzondere opstelling van de lens het team in staat om te berekenen hoe het donkere spul in het stelsel verdeeld is.
Compacte klonten
De onderzoekers ontdekten dat de donkere halo zich vrijwel zeker in de buurt van het centrum van het sterrenstelsel bevindt en berekenden de zwaartekrachtverdeling van materie en donkere materie. Die blijkt overeen te komen met plakkerige, zelfinteragerende donkeremateriemodellen. ‘Er zijn niet veel manieren om donkere materie te detecteren, doordat het geen licht uitzendt. Maar zwaartekrachtlenzen geven je een prachtige, heldere manier om meer te weten te komen over de massa’, zegt Collett.
‘Het systeem is fascinerend. Als de dichtheidsschattingen kloppen, is het moeilijk te verklaren met standaard koude donkere materie’, zegt astrofysicus Andrew Robertson van het Carnegie Science Center in de Amerikaanse staat Pennsylvania. Maar hoewel plakkerige donkere materie een plausibele verklaring is, is het volgens hem nog te vroeg om definitieve uitspraken te doen.
‘Het is super spannend’, zegt kosmoloog Richard Massey van de Durham-universiteit in het Verenigd Koninkrijk. ‘Er zijn nu verschillende van deze klonten donkere materie, die allemaal een hogere dichtheid lijken te hebben dan verwacht. Dat kan een uitvloeisel zijn van de manier van meten: de meest compacte klonten zijn misschien het makkelijkst te zien. Maar een andere uitleg is dat donkere materie meer doet dan alleen zwaartekracht uitoefenen.’
