donkere materie

Simulaties suggereren dat onder meer onze planeet omringd wordt door ‘haren’ die bestaan uit donkere materie.

Een groot deel van het heelal bestaat uit donkere materie. We kunnen het niet direct waarnemen: donkere materie produceert geen licht en gaat ook de interactie met licht niet aan. Naast donkere materie is er ook ‘gewone’ materie dat we wel kunnen zien. Sterrenstelsels bestaan uit sterren gemaakt van gewone materie. Deze sterrenstelsels ontstaan door fluctuaties in de dichtheid van donkere materie. Zwaartekracht doet daarbij dienst als ‘lijm’ en zorgt dat zowel de gewone als donkere materie in een sterrenstelsel bijeenblijven.

Haren
Al meerdere jaren weten onderzoekers dat donkere materie ‘stromen’ van deeltjes vormt die rond sterrenstelsels zoals het onze cirkelen. “Zo’n stroom kan veel groter zijn dan het zonnestelsel zelf en er zijn verschillende stromen die ons deel van het sterrenstelsel doorkruisen,” vertelt onderzoeker Gary Prézeau. Hij vergelijkt het ontstaan van die stromen met het mengen van chocolade- en vanille-ijs. Wanneer je die twee smaken met elkaar mengt, krijg je weliswaar een mix, maar kun je nog steeds de individuele kleuren zien. “Wanneer de zwaartekracht tijdens het ontstaan van een sterrenstelsel de interactie aangaat met koude donkere materie dan blijven alle deeltjes in de stroom met dezelfde snelheid reizen.” Maar wat gebeurt er nu als één van deze stromen onze planeet nadert? Met behulp van computersimulaties heeft Prézeau dat nu uitgezocht. Wanneer een stroom donkere materie door de planeet reist, ontstaat een filament of ‘haar’ met een zeer grote dichtheid. De aarde zou meerdere van die ‘haren’ bezitten.

Hier zie je de donkere materie-haarwortels die zich wellicht nabij de aarde bevinden (niet op schaal). Afbeelding: NASA / JPL-Caltech.

Hier zie je de donkere materie-haarwortels die zich wellicht nabij de aarde bevinden (niet op schaal). Afbeelding: NASA / JPL-Caltech.

Haarwortel en -punt
Gewone materie reist niet dwars door de aarde heen om er aan de andere kant weer uit te komen. Voor donkere materie is de aarde echter geen obstakel. Donkere materie-haren die uit planeten komen zetten, hebben een ‘haarwortel’ (de plek waar de dichtheid van de donkere materie-deeltjes het grootst is) en een ‘haarpunt’ (waar de haar eindigt). Wanneer deeltjes donkere materie door de kern van de aarde reizen, vormen ze een ‘haar’ met een ‘haarwortel’ waarin de dichtheid donkere materie-deeltjes ongeveer een miljard keer groter is dan gemiddeld. De wortel van zo’n donkere materie-haar kan zich wel 1 miljoen kilometer van het aardoppervlak bevinden (twee keer verder weg van de zon). De stroom deeltjes die het oppervlak van de aarde ‘schampen’ vormen het uiteinde van de ‘haar’ dat ongeveer twee keer zo ver van de aarde verwijderd is als de ‘haarwortel’.

“Als we de locatie van de wortel van deze haren kunnen aanwijzen, kunnen we mogelijk een sonde daarheen sturen en een enorme hoeveelheid informatie over donkere materie verzamelen,” stelt Prézeau. “Alle pogingen die de afgelopen dertig jaar zijn ondernomen om donkere materie direct te detecteren, zijn op niets uitgelopen. De wortels van donkere materie-haren kunnen een aantrekkelijke plek zijn om te gaan kijken, omdat de dichtheid er waarschijnlijk groot is.” Misschien moeten we dan niet eens een haarwortel nabij de aarde bestuderen, maar het verderop zoeken. Een stroom donkere materie die door Jupiters kern reist, produceert bijvoorbeeld haarwortels met een nog veel grotere dichtheid.