Sterrenstelsels zonder donkere materie? Dat kan niet kloppen, kreeg een groep sterrenkundigen twee jaar geleden te horen. Maar na veertig uur extra meettijd moeten ze toch echt concluderen dat in elk geval één sterrenstelsel geen donkere materie bevat.
In 2019 ontdekte een groep sterrenkundigen zes lichtzwakke dwergsterrenstelsels die nauwelijks tot geen donkere materie leken te bevatten. Een uitzonderlijke vondst, omdat sterrenkundigen denken dat juist dit type sterrenstelsel veel donkere materie bevat.
De dwergstelsels zijn ongeveer even groot als de Melkweg, maar bevatten veel minder sterren. Het vermoeden was dat de zwaartekracht van grote hoeveelheden donkere materie de schaarse hoeveelheid zichtbare materie bijeenhoudt. De nieuwe metingen tonen echter aan dat donkere materie hiervoor niet nodig is. Lichtzwakke dwergsterrenstelsels kunnen blijkbaar ook op eigen (ster)kracht bestaan.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Veertig uur
Om zeker te zijn dat de dwergsterrenstelsels inderdaad verstoken zijn van donkere materie, verzamelden de onderzoekers in 2020 veertig uur aan extra metingen met het Amerikaanse observatorium Very Large Array (VLA). Hierbij richtten ze zich op een van de zes sterrenstelsels. De uitverkorene was het stelsel AGC 114905, dat op ongeveer 250 miljoen lichtjaar afstand staat.
De sterrenkundigen maten nauwkeurig de draaiing van het gas in het sterrenstelsel. Ze vergeleken de draaisnelheid van het gas in het centrum met de snelheid van het gas verder naar buiten. De verschillen in draaisnelheid zeggen iets over de hoeveelheid massa in het sterrenstelsel. De massa die uit deze metingen rolt, komt overeen met de massa van de zichtbare, normale materie. Er lijkt dus geen extra massa aanwezig.
In andere sterrenstelsels is dat wel het geval. Daar wordt die extra massa toegeschreven aan donkere materie: momenteel nog een onbekend, ondetecteerbaar goedje.
‘De uitkomst is wat wij dachten en hoopten, want het bevestigt onze eerdere metingen’, zegt Pavel Mancera Piña van de Rijksuniversiteit Groningen, die het onderzoek leidt. ‘Maar ja, nu blijft het probleem bestaan dat de theorie voorspelt dat er donkere materie moet zijn in AGC 114905, maar dat onze waarnemingen zeggen van niet.’
Zaak van de ontbrekende donkere materie
Voor het gebrek aan donkere materie is nog geen eenduidige verklaring. Het zou opgeslurpt kunnen zijn door naburige, grotere sterrenstelsels. Maar omdat die in geen velden of wegen te bekennen zijn, lijkt dat onwaarschijnlijk. Ook alternatieve theorieën, die proberen het reilen en zeilen in het universum te beschrijven zonder donkere materie, bieden geen verklaring voor de gemeten gassnelheden.
Het is nog mogelijk dat er een verkeerde aanname is gemaakt over de hoek waaronder VLA het sterrenstelsel waarneemt. Maar die kans is klein. Bovendien zou dat enkel de metingen van AGC 114905 verklaren. En dit is niet het enige sterrenstelsel waar donkere materie lijkt te ontbreken. In 2018 werd er ook al een stelsel ontdekt met uitzonderlijk weinig donkere materie.
Inmiddels kijken de sterrenkundige naar nog twee van de eerder ontdekte lichtzwakke, donkere-materiearme dwergsterrenstelsels. Als die metingen ook standhouden, dan is de ontbrekende donkere materie echt geen raar incident, maar een serieuze zaak.
