Raadselachtig nieuw licht op donkere materie in sterrenstelsels

01/10/'09 Wetenschap Een internationaal team van astronomen heeft een onverwacht verband gevonden tussen de raadselachtige donkere materie en de zichtbare sterren in sterrenstelsels. Deze ontdekking kan verstrekkende gevolgen hebben en kan zelfs tot herziening van ons begrip van de zwaartekracht leiden.

De ontdekkingen werden vandaag in het gezaghebbende tijdschrift Nature gepubliceerd. Dr. Gianfranco Gentile van de Universiteit Gent is eerste auteur van het artikel.

Donkere materie

De materie in sterrenstelsels, sterren en gas, wordt bijeengehouden door zwaartekracht. Ongeveer 40 jaar geleden werd duidelijk dat die sterren en het gas zo snel bewegen dat een extra kracht nodig is om ze bijeen te houden.

Die kracht is de zwaartekracht van een hypothetische halo van onzichtbare, zogenaamd donkere materie. Deze donkere materie oefent zoveel kracht uit dat ze zelfs de totale massa van sterrenstelsels domineert.

Samenwerking

Wetenschappers gaan er van uit dat donkere materie alleen door zwaartekracht invloed uitoefent op de gewone materie waaruit wij bestaan. De nieuwe waarnemingen wijzen er nu op dat de wisselwerking tussen donkere en gewone materie complexer is dan tot nu toe gedacht. De donkere materie lijkt te ‘weten’ hoe de zichtbare materie verdeeld is.

Het lijkt alsof de donkere en de zichtbare materie zodanig samenwerken dat de gemiddelde hoeveelheid zichtbare materie binnen een karakteristieke straal van de donkere halo altijd hetzelfde is. Dit is een enorme verrassing aangezien verwacht werd dat de verhouding tussen donkere en zichtbare materie allerlei waarden kon hebben, afhankelijk van de voorgeschiedenis van ieder sterrenstelsel.

Verklaringen

Het is mogelijk dat een nieuwe kracht de overhand krijgt als de donkere materie een bepaalde dichtheid bereikt. Dit zou sterrenstelsels een universele lengteschaal geven, onafhankelijk van hun leeftijden, vormen en afmetingen. Een dergelijke kracht zou zelfs de evolutie van het heelal kunnen beïnvloeden.

Een radicale manier om de ontdekking te verklaren, bestaat uit het bijstellen van de wetten van de zwaartekracht zoals geformuleerd door Newton en Einstein, al laten waarnemingen van het heelal op de grootste schalen daar weinig ruimte toe. Het oplossen van dit raadsel vormt wellicht een van de sleutels tot het begrijpen van het ontstaan, de evolutie en de structuur van sterrenstelsels in de geschiedenis van onze kosmos.