De studie veegt alle twijfel over deze fenomenen van tafel.

Donkere materie is een mysterieuze en onzichtbare substantie waar het grootste gedeelte van ons universum uit bestaat. Een jaar geleden kwamen onderzoekers echter met een onverwachtse ontdekking. Zij stuitten namelijk op het sterrenstelsel NGC 1052-DF2, dat vrijwel geen donkere materie bevat. De studie ontving lof, maar werd ook in twijfel getrokken. Daarom besloten de onderzoekers in een nieuwe studie op zoek te gaan naar meer bewijsmateriaal. En nu presenteren de onderzoekers een tweede sterrenstelsel, dat uit vrijwel geen donkere materie bestaat.

Deze afbeelding toont de sterrenstelsels DF2 en DF4 die beiden vrijwel geen donkere materie bevatten. De sterrenstelsels lijken qua vorm, helderheid en sterpopulatie sprekend op elkaar. Afbeelding: P. VAN DOKKUM (YALE UNIVERSITY)/STScI/ACS

Metingen
“Als het slechts één object betreft, is er een klein stemmetje in je achterhoofd dat zegt: maar wat als je het fout hebt?” Aldus onderzoeker Pieter van Dokkum. Hoewel de onderzoekers alle mogelijke controles hadden uitgevoerd, waren ze toch bang dat ze iets over het hoofd hadden gezien. En daarom stortte het team zich wederom in het onderwerp. Met waarnemingen van het Keck Observatory verzamelden de onderzoekers in de studie nauwkeurige metingen. En ze ontdekten dat de bolvormige sterrenhopen binnen NGC 1052-DF2 inderdaad bewegen met een snelheid die overeenkomt met de massa van de normale materie binnen het stelsel. Als NGC 1052-DF2 donkere materie zou bevatten, zouden de clusters veel sneller moeten bewegen.


NGC 1052-DF4
Ook besloot het team in een tweede studie de jacht te openen op een ander sterrenstelsel zonder donkere materie. Hiervoor gebruikten ze de Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) van het Keck Observatory. En de onderzoekers vonden NGC 1052-DF4, een sterrenstelsel dat net als NGC 1052-DF2 tussen de 100 en 1000 keer minder sterren herbergt dan onze Melkweg. Dit type sterrenstelsel – ook wel ultra-diffuus genoemd – is ‘luchtig’ en doorschijnend en is daarom moeilijk waar te nemen. “De ontdekking van een tweede sterrenstelsel met heel weinig tot geen donkere materie is net zo spannend als de eerste vondst van DF2,” zegt Van Dokkum. “Dit betekent dat de kans dat we meer van dit soort sterrenstelsels vinden, hoger is dan we eerst dachten.”

Meer over donkere materie
Naar schatting bestaat ongeveer 27 procent van de totale hoeveelheid materie of energie uit donkere materie. Dit is een hypothetische – oftewel nog onbewezen – materie die we niet kunnen zien. Het bestaan van donkere materie is dus nog niet bewezen én we kunnen het niet zien. Waarom vermoeden onderzoekers dan toch dat het er is? Wanneer we naar sommige sterrenstelsels of clusters van sterrenstelsels kijken, zien we dat deze zeer snel roteren. Dat gaat zo snel dat je – afgaand op wat je kunt zien – zou verwachten dat ze uit elkaar vliegen. Maar dat gebeurt niet. En dat zou toe te schrijven zijn aan een onzichtbare materie – donkere materie – die de boel door wat extra massa te geven aan het sterrenstelsel bij elkaar houdt. Ironisch genoeg versterkt het gebrek aan donkere materie in de sterrenstelsels de theorie over donkere materie. Het bewijst namelijk dat donkere materie een stof is die niet gekoppeld is aan ‘normale’ materie, omdat beide afzonderlijk van elkaar te vinden zijn.

De onderzoekers laten ook na dit onderzoek het onderwerp nog niet los. “We hopen erachter te gaan komen hoe ‘normaal’ dit soort sterrenstelsels zijn en of ze ook in andere delen van het universum voorkomen,” zegt onderzoeker Shany Danieli. “We willen meer bewijs vinden dat ons zal helpen te begrijpen hoe deze sterrenstelsels werken op basis van onze huidige theorieën. Uiteindelijk hopen we dat dit ons een stap verder zal brengen in het begrijpen van één van de grootste mysteries in ons universum: de aard van donkere materie.”