De ontdekking geeft nieuwe aanwijzingen over hoe donkere materie zich vormt.

Wat is donkere materie? Het is vraag waar onderzoekers maar geen antwoord op kunnen vinden. En dat terwijl het grootste gedeelte van ons universum waarschijnlijk hieruit bestaat. Donkere materie is niet alleen onzichtbaar, maar gaat ook nauwelijks de interactie aan met andere materie. Hierdoor kan het alleen worden waargenomen door zijn zwaartekrachtseffecten. De sleutel tot het bestuderen ervan kan daarom wellicht liggen in hoe sterren worden gevormd in sterrenstelsels.

Dwergstelsels
In het nieuwe onderzoek zijn wetenschappers op zoek gegaan naar bewijsmateriaal voor donkere materie in het centrum van nabijgelegen dwergstelsels. Dwergstelsels zijn kleine, zwakke sterrenstelsels die rond grotere sterrenstelsels – zoals onze Melkweg – zweven. En deze dwergstelsels kunnen aanwijzingen bevatten die ons kunnen helpen om de aard van donkere materie beter te begrijpen.

Dark matter heating
Wanneer sterren zich vormen, kunnen sterke winden het omringende gas en stof uit het centrum wegblazen. Hierdoor neemt de massa in het centrum van het dwergstelsel af. Deze afname wordt vervolgens opgepikt door donkere materie, waardoor de energie van donkere materie toeneemt. Als gevolg hiervan, verplaatst donkere materie weg van het centrum; iets dat ook wel ‘dark matter heating’ wordt genoemd. En dit hebben de onderzoekers nu waargenomen.

Sterrenvorming in kleine dwergstelsels kan donkere materie langzaam opwarmen en naar buiten duwen. De linker afbeelding toont de dichtheid van waterstofgas in een gesimuleerd dwergstelsel. De rechter afbeelding laat hetzelfde zien voor een echt dwergstelsel. Afbeelding: J. Read et al

Stervorming
In de studie maten de onderzoekers de hoeveelheid donkere materie in zestien verschillende dwergstelsels. Sommige waren al lang geleden gestopt met het vormen van sterren, terwijl in andere dwergstelsels er nog volop nieuwe sterren worden geboren. De onderzoekers ontdekten dat dwergstelsels waar geen nieuwe sterren worden gevormd, meer donkere materie herbergen dan dwergstelsels waar nog wel nieuwe sterren worden geproduceerd. “We vonden een opmerkelijke relatie tussen de hoeveelheid donkere materie in het centrum van deze kleine dwergstelsels en de hoeveelheid stervorming die ze hebben meegemaakt gedurende hun leven,” zegt hoofdauteur Justin Read. “De donkere materie in het centrum van de stervormende dwergstelsels lijkt te zijn opgewarmd en weggeduwd.”

De studie is een stap dichterbij het begrijpen van wat donkere materie precies is. “Onze bevinding dat donkere materie kan worden opgewarmd en verplaatst helpt bij het zoeken naar een klein donker materie-deeltje,” zegt onderzoeker Matthew Walker. Het team hoopt het werk verder uit te breiden door ook de dichtheid van donkere materie in het centrum van andere dwergstelsels te meten.