Raadselachtig nieuw licht op donkere materie in sterrenstelsels
Een internationaal team van astronomen, onder wie de in Leiden werkzame dr. Hongsheng Zhao heeft een onverwacht verband gevonden tussen de raadselachtige donkere materie en de zichtbare sterren in sterrenstelsels. Deze ontdekking laat een tot dusver onbekende kant van de donkere materie zien, die verstrekkende gevolgen kan hebben, en zelfs tot herziening van ons huidige begrip van de zwaartekracht zou kunnen leiden. Het onderzoek van dr. Zhao in Leiden wordt ondersteund door subsidies van FOM en NWO. De ontdekking wordt op 1 oktober in Nature gepubliceerd.
De materie in sterrenstelsels wordt bijeengehouden door zwaartekracht. Ongeveer 40 jaar geleden werd echter duidelijk dat de sterren in sterrenstelsels zo snel bewegen, dat een extra kracht nodig is om hen bijeen te houden, namelijk zwaartekracht van een hypothetische halo van onzichtbare, zogenoemde donkere materie. Deze donkere materie oefent zoveel kracht uit dat ze zelfs de totale massa van sterrenstelsels moet domineren.
Astronomen gaan ervan uit dat de donkere materie alleen door zwaartekracht invloed uitoefent op de gewone materie waar wij uit bestaan. De nieuwe waarnemingen wijzen er echter 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 is verdeeld.
Dr. Benoit Famaey (Universiteiten van Bonn en Straatsburg) legt uit: "Donkere en zichtbare materie lijken zodanig samen te werken dat de gemiddelde zwaartekracht van de zichtbare materie binnen een karakteristieke straal van de donkere halo altijd hetzelfde is."
Dr. Hongsheng Zhao (St. Andrews University, en gastmedewerker aan de Sterrewacht en het Instituut Lorentz van de Universiteit Leiden) merkt op: "Het patroon dat we hebben ontdekt is heel vreemd, alsof je in een dierentuin ontdekt dat dieren van allerlei verschillende soorten allemaal een even zware schedel hebben. Het is mogelijk dat een onbekende nieuwe kracht als een onzichtbare hand van invloed is op de donkere materie, en op alle sterrenstelsels dezelfde vingerafdruk achterlaat. Zo'n kracht zou zelfs het raadsel van de donkere energie, waardoor de expansie van het heelal wordt gedomineerd, kunnen oplossen."
Dr. Famaey voegt hier aan toe: "Een radicalere oplossing bestaat uit een bijstelling van de wetten van de zwaartekracht, zodat het bestaan van donkere materie slechts schijn zou zijn, ten gevolge van een afwijking van de wetten van de zwaartekracht van Newton en Einstein. Maar zulke theorieën hebben weer hun eigen problemen op kosmische schalen."
Dr. Gianfranco Gentile (Universiteiten van Gent en Brussel), die de samenwerking leidde, concludeert: "Het oplossen van dit raadsel vormt wellicht een van de sleutels tot het begrijpen van de vorming, de evolutie en de structuur van sterrenstelsels in de geschiedenis van onze kosmos."
Meer informatie
Hongsheng Zhao, Sterrewacht Leiden, telefoon +44 779 5970489
Dr. P.P. van der Werf, telefoon (071) 527 58 83