abell

Astronomen hebben mogelijk voor het eerst waargenomen hoe donkere materie – anders dan via de zwaartekracht – andere donkere materie beïnvloedt. Het suggereert dat donkere materie toch niet zo donker is als gedacht.

Hoewel donkere materie in grote mate in ons universum voorhanden is – naar schatting bestaat het universum voor een kwart uit donkere materie – weten we er vrij weinig van af. Donkere materie is namelijk niet zichtbaar: het geeft geen licht af en absorbeert geen licht. Donkere materie is alleen te traceren door te kijken naar de zwaartekrachtsinvloed die het uitoefent. Tenminste: dat dachten we. Wetenschappers hebben namelijk waargenomen dat donkere materie andere donkere materie mogelijk ook op een andere manier dan via de zwaartekracht beïnvloedt.

Omringd door donkere materie
Voor zover onderzoekers nu weten, worden alle sterrenstelsels omhuld door donkere materie. De donkere materie voorkomt dat sterrenstelsels door hun draaibeweging uit elkaar vallen. Tijdens dit onderzoek traceerden wetenschappers – met behulp van ESO’s Very Large Telescope – donkere materie in vier botsende sterrenstelsels in het cluster Abell 3827. Ze deden dat door te kijken naar de zwaartekrachtsinvloed van donkere materie.

Achterlopen
Wat de onderzoekers tijdens het bestuderen van de vier botsende sterrenstelsels nu ontdekt hebben, is dat één van de omhulsels van donkere materie ‘achterloopt’ bij het sterrenstelsel dat het omhult. De achterstand bedraagt op dit moment zo’n 5000 lichtjaar, oftewel 50.000 miljoen miljoen kilometer. De onderzoekers denken dat de achterstand ontstaat doordat de donkere materie zichzelf op een andere wijze dan middels de zwaartekracht beïnvloedt. Als dat werkelijk het geval is, is het een primeur: nog nooit is waargenomen dat donkere materie op andere wijze dan middels de zwaartekracht de interactie aangaat.

Afgeremd
“We gingen er altijd van uit dat donkere materie zich nergens iets van aantrekt, behalve van zijn eigen zwaartekracht,” vertelt onderzoeker Richard Massey. “Maar als donkere materie echt wordt afgeremd tijdens deze botsing, zou dat het eerste bewijs kunnen zijn dat de ‘donkere sector’ – het verborgen heelal dat ons omringt – een rijke fysica kent.” Meer onderzoek is echter hard nodig: zo zal moeten worden uitgesloten dat andere effecten dan het veronderstelde onbekende effect van donkere materie de vertraging veroorzaken.

“Eindelijk hebben we de donkere materie waar we haar hebben willen: in de bankschroef van onze kennis”

Blij
Toch zijn de onderzoekers blij met hun waarnemingen, omdat deze ons wellicht eindelijk meer kunnen vertellen over de aard van de vrij mysterieuze donkere materie. “We weten dat donkere materie bestaat, dankzij de gravitationele wisselwerking die zij vertoont,” stelt onderzoeker Liliya Williams. “Maar we weten nog beschamend weinig over wat donkere materie nu eigenlijk is. Onze waarneming suggereert dat donkere materie wellicht ook interacties aangaat via andere krachten dan de zwaartekracht. En dat zou betekenen dat we enkele cruciale theorieën over de aard van de donkere materie kunnen uitsluiten.”

Misschien gaat er bij het lezen van dit onderzoek een belletje bij je rinkelen. Hebben onderzoekers heel recent – nog geen maand geleden – niet vastgesteld dat donkere materie nauwelijks de interactie met zichzelf aangaat en dus nog donkerder is dan gedacht? Hoe kunnen onderzoekers dan nu tot een voorzichtige, maar duidelijk tegenovergestelde conclusie komen? Het eerdere onderzoek bestudeerde 72 botsingen tussen clusters van sterrenstelsels. Dit onderzoek gaat niet over clusters als geheel, maar over sterrenstelsels in clusters. Volgens de onderzoekers hebben de botsingen tussen deze sterrenstelsels mogelijk langer geduurd dan de botsingen die in het eerdere onderzoek zijn waargenomen. En daarmee hebben de botsingen waarschijnlijk lang genoeg geduurd om zelfs een kleine wrijvingskracht de kans te geven om de achterstand die onderzoekers hebben waargenomen, te doen ontstaan. Eigenlijk spreken de onderzoeken elkaar dan ook niet tegen, maar geven ze samen de grenzen aan van het gedrag van donkere materie. De interacties van donkere materie zijn sterker dan dit, maar zwakker dan dat. In de woorden van Massey: “Eindelijk hebben we de donkere materie waar we haar hebben willen: in de bankschroef van onze kennis.”