Meer nieuws over donkere materie deze week: door het licht van dwergstelsels in de Melkweg te analyseren, geloven wetenschappers dat ze de minimale massa voor sterrenstelsels in het heelal hebben ontdekt - 10 miljoen keer de massa van de zon. Deze massa kan het kleinste bekende 'bouwblok' zijn van de mysterieuze, onzichtbare substantie die donkere materie wordt genoemd. Sterren die zich binnen deze bouwstenen vormen, klonteren samen en veranderen in sterrenstelsels. Wetenschappers weten heel weinig over de microscopische eigenschappen van donkere materie, hoewel het ongeveer vijf zesde uitmaakt van alle materie in het universum. â € œDoor deze minimale melkwegmassa te kennen, kunnen we beter begrijpen hoe donkere materie zich gedraagt, wat essentieel is om op een dag te leren hoe ons universum en leven zoals we het kennen is ontstaan, â € zei Louis Strigari, hoofdauteur van deze studie van de Universiteit van Californië, Irvine.
Donkere materie regeert de groei van structuur in het universum. Zonder dit zouden sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg niet bestaan. Wetenschappers weten hoe de zwaartekracht van donkere materie normale materie aantrekt en ervoor zorgt dat sterrenstelsels ontstaan. Ze vermoeden ook dat kleine sterrenstelsels na verloop van tijd samensmelten tot grotere sterrenstelsels zoals onze Melkweg.
De kleinste bekende sterrenstelsels, dwergstelsels genoemd, variëren sterk in helderheid, van 1000 keer de helderheid van de zon tot 10 miljoen keer de helderheid van de zon. Van minstens 22 van deze dwergstelsels is bekend dat ze in een baan om de Melkweg draaien. UCI-wetenschappers bestudeerden 18 van hen met behulp van gegevens die waren verkregen met de Keck-telescoop in Hawaï en de Magellan-telescoop in Chili, met als doel hun massa te berekenen. Door het sterrenlicht in elk sterrenstelsel te analyseren, bepaalden ze hoe snel de sterren bewogen. Met die snelheden berekenden ze de massa van elk sterrenstelsel.
De onderzoekers verwachtten dat de massa zou variëren, waarbij het helderste sterrenstelsel het meest weegt en het zwakste sterrenstelsel het minst weegt. Maar verrassend genoeg hadden alle dwergstelsels dezelfde massa - 10 miljoen keer de massa van de zon.
Manoj Kaplinghat, co-auteur van de studie en assistent-professor natuurkunde en astronomie aan de UCI, legt deze bevinding uit aan de hand van een analogie waarin mensen de rol van donkere materie spelen.
â € œStel je voor dat je een buitenaards wezen bent dat over de aarde vliegt en stedelijke gebieden identificeert op basis van de lichtconcentratie in de nacht. Door de helderheid van de lichten vermoed je bijvoorbeeld dat er meer mensen in Los Angeles wonen dan in Mumbai, maar dit is niet het geval, â € ™ zei Kaplinghat. â € œWat we hebben ontdekt, is extremer en lijkt op het feit dat alle grootstedelijke gebieden, zelfs degenen die 's nachts nauwelijks zichtbaar zijn voor de aliens, een bevolking hebben van ongeveer 10 miljoen.â €
Aangezien dwergstelsels meestal donkere materie zijn - de verhouding van donkere materie tot normale materie is zo groot als 10.000 tot één - onthult de ontdekking van de minimale massa een fundamentele eigenschap van donkere materie.
â € œWe zijn enthousiast omdat deze sterrenstelsels vrijwel onzichtbaar zijn, maar toch een enorme hoeveelheid donkere materie bevatten, â € ™ zei James Bullock, co-auteur en directeur van UCIâ € ™ s Centrum voor Kosmologie. â € œDit helpt ons het deeltje waaruit donkere materie bestaat beter te begrijpen, en het leert ons iets over hoe sterrenstelsels zich vormen in het universum.â €
De wetenschappers zeggen dat er klonten donkere materie kunnen bestaan die geen sterren bevatten. De enige donkere materie die ze nu kunnen detecteren, zijn die die verlicht worden door sterren.
Wetenschappers hopen meer te weten te komen over de microscopische eigenschappen van donkere materie wanneer de Large Hadron Collider in Zwitserland later dit jaar in gebruik wordt genomen. Het apparaat zal twee kernen in een ring in tegengestelde richting versnellen en ze vervolgens tegen elkaar slaan om de omstandigheden net na de oerknal opnieuw te creëren. Door dit te doen hopen wetenschappers voor het eerst het deeltje van donkere materie in het laboratorium te creëren.
Bron: University of California, Irvine
