Sterrenstelsel zonder donkere materie ontdekt
Sterrenkundigen onder leiding Pieter van Dokkum hebben een sterrenstelsel ontdekt dat vrijwel geen donkere materie bevat. Dat bewijst paradoxaal genoeg dat donkere materie echt bestaat. Het onderzoeksresultaat verschijnt deze week in Nature.
Van Dokkum is vice-decaan van de faculteit der natuurwetenschappen aan Yale University, Verenigde Staten. Hij werkte tussen 1997 en 1999 als promovendus aan de Universiteit Leiden. In 1999 promoveerde hij bij Marijn Franx aan de Rijksuniversiteit Groningen op vorming en evolutie van sterrenstelsels.
Zelfgemaakte telescoop
Voor hun nu gepubliceerde onderzoek gebruikten Van Dokkum en collega's een telescoop met meer dan 40 sterke fotolenzen - de grootste lenzentelescoop ter wereld - opgesteld in de Amerikaanse staat New Mexico. Hij ontwikkelde deze Dragonfly-telescoop samen met de Canadese hoogleraar Roberto Abraham.
Van Dokkum legt uit: 'Normale telescopen zijn gebouwd om heel scherp te kijken, en daarvoor worden grote bedragen uitgegeven. Onze relatief goedkope telescoop bestaat uit telelenzen voor professionele fotografen, en die kunnen niet zulke scherpe beelden maken, maar wel beelden met heel weinig achtergrondruis. Daardoor kunnen we nieuwe sterrenstelsels ontdekken.'
Extreem lichtzwak sterrenstelsel
Het nieuw ontdekte sterrenstelsel kreeg de naam NGC 1052-DF2 en staat op een afstand van 60 miljoen lichtjaar van de aarde. Het bevat nauwelijks donkere materie, in tegenstelling tot wat astronomen zouden verwachten op basis van hun modellen. Het stelsel is even groot als ons eigen sterrenstelsel. Het is tot nu toe over het hoofd gezien doordat het 200 maal zo weinig sterren bevat als de Melkweg, en dus extreem lichtzwak is.
Alternatieve zwaartekracht-theorieën werken niet
Dergelijke sterrenstelsels waren al bekend, maar ze lieten allemaal veel donkere materie zien. Van Dokkum: 'De ontdekking is relevant, omdat sommige wetenschappers aannemen dat donkere materie niet echt bestaat, maar wordt veroorzaakt doordat zwaartekracht anders werkt op grote afstanden. Dergelijke theorieën konden tot nu toe de waarnemingen verrassend goed verklaren, maar ze hebben wel de aanname dat alle stelsels donkere materie moeten bevatten. Dit stelsel heeft dat niet, en dit is dus een eerste direct bewijs dat alternatieve zwaartekracht-theorieën niet werken voor sterrenstelsels.'
De geheimzinnige donkere materie manifesteert zich doordat sterrenstelsels te snel ronddraaien in relatie tot hun massa - de hoeveelheid zwaartekracht is altijd groter dan de hoeveelheid die er op basis van de zichtbare materie zou moeten zijn. Maar het nu waargenomen stelsel heeft geen snelle bewegingen. Van Dokkum: 'Alle massa komt van de sterren en gaswolken in het stelsel. Er lijkt geen ruimte te zijn voor donkere materie.'
Het resultaat heeft ook consequenties voor de nieuwe gravitatietheorie van de Amsterdamse theoretisch fysicus Erik Verlinde. Verlindes theorie voorspelt immers dat alle sterrenstelsels 'schijnbare donkere materie' moeten hebben.
Bron: astronomie.nl
Beeld boven bericht: Sterrenstelsel NGC 1052-DF2 zonder donkere materie. Deze opname is gemaakt met de Hubble ruimtetelescoop. Copyright: STScI/Hubble
Beeld onder: Het onderzoeksteam met de Dragonfly-telescoop. Pieter van Dokkum staat rechts. Copyright: Pieter Van Dokkum