Melkwegstelsels steunen op geraamte van onzichtbare zwarte materie

Wetenschap fotografeert skelet van ons heelal

nvt - Ons heelal van planeten, sterren en melkwegstelsels steunt op een staketsel van ,,donkere'', onzichtbare materie. Amerikaanse wetenschappers brachten een stukje van dat onzichtbare geraamte in kaart met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop.

De online-editie van het vakblad Nature brengt het bericht in primeur. Een team van zeventig onderzoekers onder leiding van Richard Massey van het technologie-instituut van Passadena (California) bestudeerde jarenlang beelden van de Hubble en voegde ze samen met beelden van twee grondtelescopen in Chili en Japan. Het eindresultaat is de meest gedetailleerde structuurkaart van een stukje hemel ter grootte van acht keer een volle maan.

Het bestaan van ,,donkere'' of ,,zwarte'' materie wordt sinds ruim zestig jaar vermoed, zonder dat we er intussen in slaagden te bepalen wat die materie dan wel is. In 1933 kwam de Zwitserse astronoom Fritz Zwick tot de slotsom dat verafgelegen melkwegstelsels tien tot honderd keer sneller bewegen dan verklaarbaar vanuit de zwaartekracht die wordt opgewekt door hun geschatte zichtbare massa. Die snelheden vallen alleen te verklaren als er veel meer onzichtbare, dus donkere materie in die melkwegen aanwezig is.

Sindsdien zijn veel meer onrechtstreekse bewijzen opgedoken voor het bestaan van die extra-materie. Waaruit die bestaat, is nog steeds een volstrekt raadsel. Het gaat alleszins niet om constructies opgebouwd uit atomen, want die maken de ons bekende materie net zichtbaar. Zwarte materie heeft overigens niets te maken met zwarte gaten, want die zijn in essentie wel atomair van structuur.

Voorspeld door Einstein

De ons bekende materie is onderhevig aan een resem krachten: de zwaartekracht bijvoorbeeld, of elektromagnetische krachten. Licht, radiogolven, gammastralen en alles wat straling is, zijn elektromagnetische fenomenen en die maken gewone materie voor ons zichtbaar.

Kennelijk ontsnapt zwarte materie aan elektromagnetische krachten. Bijgevolg stuurt ze geen licht of andere straling uit, en weerspiegelt ze die evenmin. Bijgevolg is donkere materie opgebouwd uit (onbekende) subatomaire deeltjes.

Toch kan zwarte materie onrechtstreeks wel in kaart worden gebracht, heeft het team van onderzoeker Massey nu aangetoond. De onderzoekers maakten daarvoor gebruik van een fenomeen dat indertijd werd voorspeld en beschreven door Albert Einstein in zijn algemene relativiteitstheorie: de zwaartekrachtlens.

Net zoals licht wordt afgebogen door een lens, wordt het ook uit koers gebracht door (sterke) zwaartekracht. Het licht van een melkwegstelsel op 6,5 miljard lichtjaar van ons, wordt afgebogen in de gekromde ruimte rond elk zwaartekrachtveld, opgewekt door zowel zichtbare als zwarte materie. Door eindeloos te vergelijken, kunnen astronomen die afwijkingen berekenen. Op hun beurt vertellen die afwijkingen veel over de gravitatielenzen waardoor dit licht reist.

Bron van leven

De onderzoekers lieten Hubble drie dwarsdoorsneden van het onderzochte stukje hemel maken, waarin naar schatting een half miljard melkwegen zitten. Er werd teruggekeken tot 6,5 miljard lichtjaren ver, toen het heelal half zo oud was als nu. De twee andere doorsneden gingen 5 miljard en 3,5 miljard lichtjaren terug.

Op die manier maakten de onderzoekers een driedimensioneel tijdsbeeld van de evolutie van zwarte materie.

Geheel in overeenstemming met de Big Bang -theorie toont deze kaart aan dat de donkere materie onmiddellijk na de oerknal vrij eenvormig was verspreid. Pas later ging de materie onder invloed van de eigen zwaartekracht samenklonteren tot een breedmazig netwerk van zwaartekrachtvelden.

De veel lichtere zichtbare materie werd gevangen in dit net en verdichtte tot gas dat terug onder de eigen zwaartekracht ging verdichten tot melkwegen en sterren.

Eenmaal die stelsels voldoende zwaar waren, gingen ze ontbranden door kernfusie. Zodra de sterren gingen branden, konden er planeten ontstaan en daarop leven.

Met andere woorden: zonder donkere materie was ook het leven onmogelijk.

Corrigeer

POPULAIRE VIDEO'S

Het beste van Enkel voor abonnees