Doorzichtig sterrenstelsel bevat nauwelijks donkere materie

Een groep sterrenkundigen heeft, geheel tegen hun verwachting in, een sterrenstelsel ontdekt dat nauwelijks donkere materie bevat. Volgens de onderzoekers kan dit vreemd genoeg juist bewijzen dat donkere materie bestaat.

Sterrenstelsel NGC 1052-DF2 is zo diffuus dat je erdoorheen kunt kijken. Bron:NASA, ESA, en Pieter van Dokkum (Yale University)

Het sterrenstelsel, genaamd NGC1052–DF2 of kortweg DF2, staat 65 miljoen lichtjaar van de aarde. Het is een lichtzwak sterrenstelsel dat ongeveer even groot is als het Melkwegstelsel, maar het bevat 200 keer minder sterren. Daardoor is het zo diffuus dat je erdoorheen kunt kijken.

Volgens gangbare theorieën bevatten sterrenstelsels meer donkere dan zichtbare materie. Gemiddeld heeft een sterrenstelsel ter grootte van de Melkweg dertig keer meer donkere materie dan sterren en gas. Uit metingen blijkt dat sterrenstelsels met weinig sterren zelfs nog meer donkere materie bevatten.

Doe-het-zelf-telescoop

Een oude insectenoog-opstelling van de telelenzen van Van Dokkum en zijn collega’s. Beeld: P. van Dokkum en R. Abraham

Het bijzondere stelsel DF2 werd ontdekt door een onderzoeksgroep onder leiding van de Nederlander Pieter van Dokkum die werkt aan Yale University in de Verenigde Staten. De onderzoekers gebruikten hiervoor hun zelfontwikkelde Dragonfly Telephoto Array-telescoop, die bestaat uit 48 commercieel verkrijgbare telelenzen.

Opvallend genoeg vond Van Dokkum met een voorloper van deze telescoop in 2016 een sterrenstelsel dat voor 99,99 procent uit donkere materie bestaat.

Geen ruimte voor donkere materie

Van Dokkum en zijn collega’s onderzochten DF2 vervolgens uitgebreider met metingen van het William M. Keck-observatorium in Hawaï en de Hubble-ruimtetelescoop. Ze berekenden de massa van DF2 door de beweging van tien sterrenhopen in het stelsel te meten. Grof gezegd betekent een hoge snelheid van sterrenhopen dat er veel massa aanwezig is in een sterrenstelsel. Tot hun verbazing bleek de gemeten massa goed overeen te komen met de massa van de zichtbare materie in DF2. Als het sterrenstelsel ook donkere materie had bevat, zouden de sterrenhopen veel sneller bewegen.

‘Alle massa komt dus van de sterren en gaswolken in het stelsel’, zegt Van Dokkum in een persbericht. ‘Er lijkt geen ruimte te zijn voor donkere materie.’

NGC1052–DF2 is niet het eerste sterrenstelsel met een kleine hoeveelheid donkere materie. In 2003 vond een Europese groep onderzoekers drie sterrenstelsels met weinig tot geen donkere materie. En vorig jaar bleken verre sterrenstelsels minder donkere materie te bevatten dan gedacht.

Geen donkere materie bewijst donkere materie?

LEESTIP Alles over de omstreden speculatieve ideeën van theoretisch natuurkundige Erik Verlinde. €7,95. Bestel nu in onze webshop.

Paradoxaal genoeg kan de ontbrekende donkere materie volgens Van Dokkum bewijs zijn voor het bestaan van donkere materie. Andere zwaartekrachttheorieën, zoals modified Newtonian dynamics (MOND) of de emergente zwaartekrachttheorie van Erik Verlinde, gaan volgens Van Dokkum uit van de aanname dat alle sterrenstelsels schijnbare donkere materie moeten bevatten. ‘Dit stelsel heeft dat niet, en dit is dus een eerste directe bewijs dat alternatieve zwaartekrachttheorieën niet werken voor alle sterrenstelsels’, zegt hij.

Maar Stacy McGaugh van Case Western Reserve University in de VS en Moti Milgrom van het Weizmann Instituut in Israël denken dat MOND de resultaten wel kan verklaren.

‘De auteurs hebben uit onwetendheid over deze theorie de MOND-voorspellingen in dit verband volkomen verkeerd geïnterpreteerd’, zegt Milgrom, die als eerste MOND voorstelde als alternatieve verklaring voor donkere materie. ‘Ik ben met een groep collega’s bezig met een weerlegging, die zal binnenkort verschijnen.’

Toch erkent McGaugh dat het sterrenstelsel problemen oplevert voor alternatieve theorieën zoals MOND. ‘Maar iets dat een probleem is voor MOND is meestal ook een probleem voor donkere materie modellen.’

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

Lees verder:

Plaats een reactie