En geven daarmee meer inzicht in het mysterie dat ´donkere materie’ heet.

De superscherpe foto is gemaakt met behulp van een wereldwijd netwerk van radiotelescopen. Op de foto zien we de radioboog die ontstaat doordat een groep sterrenstelsels op 3,9 miljard lichtjaar van de aarde als een vergrootglas werkt voor een op 11,7 miljard lichtjaar van de aarde gelegen radiobron: een zwart gat dat een straal van materiaal uitspuwt.

Donkere materie
Met de waarnemingen hoopten de onderzoekers meer te weten te komen over donkere materie. Dit mysterieuze goedje kun je niet zien, maar het is er wel, aldus onderzoekers. Ze leiden dat af uit snel roterende sterrenstelsels; zonder toevoeging van donkere materie zouden ze uit elkaar vliegen. De huidige theorieën voorspellen dat er ongeveer vier keer meer donkere materie dan ‘normale’ materie is. Maar waar houdt dat zich dan op? Misschien wel in dwergsterrenstelsels, aldus onderzoeker Cristiana Spingola. “Volgens berekeningen zouden duizenden dwergsterrenstelsels rondom een sterrenstelsel zoals onze Melkweg moeten cirkelen. Maar tot op heden zijn er slechts ongeveer honderd gevonden. Donkere materie is namelijk onzichtbaar, wat kan verklaren dat de dwergsterrenstelsels moeilijk te vinden zijn.”

De radiobron (het zwarte gat) verschijnt als een radioboog doordat sterrenstelsels op de voorgrond dienst doen als lens. Afbeelding: C. Spingola.

Zwaartekrachtlens
Gelukkig hebben onderzoekers wel een aantal trucjes om donkere materie op te sporen. Zo kun je bijvoorbeeld kijken naar het effect dat de zwaartekracht van donkere materie op andere, verder weg gelegen objecten heeft. Onderzoekers noemen dat ook wel een zwaartekrachtlens. Hierbij buigt de zwaartekracht van donkere materie het licht van een object dat verder van de waarnemer verwijderd is, af. In dit onderzoek deed een groep sterrenstelsels op 3,9 miljard lichtjaar afstand dienst als zwaartekrachtlens. Normaal gesproken resulteert dat niet in heel heldere beelden, maar dit keer dus wel. Sterker nog: dit is één van de scherpste foto’s die met behulp van deze techniek zijn gemaakt.

Verdeling
Dankzij de foto kunnen de onderzoekers de afstand, helderheid en grootte van het zwarte gat bepalen. Maar dat niet alleen; ze kunnen ook meer zeggen over de verdeling van donkere materie in de groep sterrenstelsels. En wat blijkt? Die verdeling is klonterig en ongelijk. “Dat kan betekenen dat er zich onzichtbare dwergsterrenstelsels in dat gebied bevinden, of een andere onbekende structuur van donkere materie, maar we weten het niet zeker,” vertelt Spingola.

Op dit moment wordt de aard van de ‘klonterige’ donkere materie nog nader onderzocht. Daarnaast hopen de onderzoekers in de nabije toekomst nog meer van dit soort radiobogen te kunnen vereeuwigen en bestuderen en zo meer te weten te komen over donkere materie. “Er zijn slechts een beperkt aantal zwaartekrachtlenzen geschikt voor dit onderzoek,” aldus onderzoeker John McKean. “Maar met behulp van het wereldwijde netwerk van radiotelescopen verwachten we in de toekomst meer van dit soort gigantische radiobogen te vinden.”