Zware sterrenstelsels in het centrum van clusters blijken niet stil te kunnen zitten. Hun gewiebel duidt er mogelijk op dat donkeremateriedeeltjes onderling interacties aangaan – en dat is volledig in strijd met de standaardtheorie.

Volgens de meeste fysici bestaat het heelal voor meer dan een kwart uit donkere materie. Met deze sinistere term doelen ze op een onbekende deeltjessoort die vrijwel niks doet, behalve zwaartekracht uitoefenen op zichtbare materiedeeltjes.

Cluster van sterrenstelsels, in beeld gebracht door ruimtetelescoop Hubble. De lijnen zijn veroorzaakt door zwaartekrachtslenzen: zware stelsels die licht van achtergelegen sterren doen afbuigen. Via dit verschijnsel brachten de astronomen de wiebelingen aan het licht. Beeld: ESA/NASA

Uit de beweging van sterren en sterrenstelsels kunnen astrofysici afleiden waar deze donkeremateriedeeltjes zich vermoedelijk schuilhouden. Op basis daarvan veronderstellen ze dat sterrenstelsels omringd worden door een immense ‘halo’ van donkere materie. Ook clusters van stelsels – honderden tot duizenden sterrenstelsels die via interstellair gas met elkaar verbonden zijn – hebben vermoedelijk zo’n donkeremateriehalo.

Het 'vijftigplusbuikje’ komt niet door een tragere stofwisseling
LEES OOK
Het 'vijftigplusbuikje’ komt niet door een tragere stofwisseling

Een Zwitsers-Frans-Brits astronomenteam heeft nu aanwijzingen gevonden dat donkere materie ook in het centrum van clusters aanwezig is. Dit is bovendien geen ‘gewone’ donkere materie, maar een exotische vorm die zich niet aan de standaardtheorie houdt.

Twee verklaringen

De astronomen onderzochten tien clusters van sterrenstelsels via beelden van de keizerlijke ruimtetelescoop Hubble. Ze richtten zich op de centra van de clusters. Hier bevindt zich altijd een hyperzwaar sterrenstelsel dat bekendstaat als het brightest cluster galaxy (BCG).

Zo’n BCG zou in theorie altijd op dezelfde plek moeten blijven – precies in het zwaartepunt van de andere sterrenstelsels en de donkeremateriehalo. De astronomen ontdekten echter dat de BCG’s in de tien onderzochte clusters rondom het zwaartepunt wiebelen. Het centrum van de BCG’s bevindt zich gemiddeld op maar liefst 40.000 lichtjaar afstand van het clusterzwaartepunt.

Voorlopig hebben de astronomen twee mogelijke verklaringen voor het gewiebel. De eerste is dat er een onbekend astrofysisch verschijnsel aan ten grondslag ligt. De tweede is dat clustercentra donkeremateriedeeltjes bevatten die onderling interacties aangaan. Uit eerder ontwikkelde computermodellen is namelijk bekend dat een onderling reagerende vorm van donkere materie ervoor kan zorgen dat BGC’s gaan wiebelen. Als dit daadwerkelijk het geval is, zou dat het huidige standaardmodel van donkere materie volledig overhoop smijten. Die theorie stelt namelijk dat de duistere deeltjes elkaar met rust laten.

Dark Matter Day

LEESTIP In ‘Donkere materie en de dinosaurussen’ beschrijft Lisa Randall de opmerkelijke rol van duistere deeltjes in uitstervingsgolven. €24,95 Bestel nu in onze webshop.

‘Dit is een sterke aanwijzing voor exotische vormen van donkere materie in het hart van clusters van sterrenstelsels’, zegt David Harvey, astronoom aan de Technische Universiteit van Lausanne en hoofdauteur van de publicatie in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Zijn collega Frederic Courbin kijkt uit naar vervolgonderzoek waarin meer clusters in kaart worden gebracht. ‘Dan kunnen we bepalen of het gewiebel van de BCG’s het gevolg is van een onbekend astrofysisch mechanisme of nieuwe fundamentele fysica. Allebei spannend!’

Vandaag is sowieso een zwarte dag voor de fysica. Niet vanwege het opmerkelijke resultaat, maar omdat 31 oktober bekendstaat als Dark Matter Day. Op deze dag, die wereldwijd in het teken staat van spookachtige verschijnselen, brengen fysici donkere materie onder het voetlicht.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder: