Astronomen kunnen het niet zien, maar ze weten dat het er is vanwege de vervormingen veroorzaakt door de zwaartekracht. Maar het beschrijft ook een ver, klein sterrenstelsel op ongeveer 10 miljard lichtjaar van de aarde. Dit sterrenstelsel is niet te zien in telescopen, maar astronomen konden de aanwezigheid ervan detecteren door de kleine vervormingen die in het licht werden veroorzaakt. Dit donkere sterrenstelsel is het verste en laagste massa-object dat ooit is gedetecteerd, en astronomen zeggen dat het hen zou kunnen helpen vergelijkbare objecten te vinden en de huidige kosmologische theorieën over de structuur van het heelal te bevestigen of te verwerpen.
"Nu hebben we één donkere satelliet [melkweg]", zegt Simona Vegetti, een postdoctoraal onderzoeker aan het Massachusetts Institute of Technology, die de ontdekking leidde. "Maar stel dat we er niet genoeg van vinden, dan zullen we de eigenschappen van donkere materie moeten veranderen. Of we kunnen net zoveel satellieten vinden als we in de simulaties zien, en dat zal ons vertellen dat donkere materie de eigenschappen heeft die we denken te hebben. '
Dit dwergstelsel is een satelliet van een ver elliptisch sterrenstelsel, genaamd JVAS B1938 + 666. Het team was op zoek naar zwakke of donkere satellieten van verre sterrenstelsels met behulp van zwaartekrachtlensing en deed hun waarnemingen met de Keck II-telescoop op Mauna Kea in Hawaï, langs met de adaptieve optiek van de telescoop om de vervormingen van onze eigen atmosfeer te beperken.
Ze vonden twee sterrenstelsels die op één lijn liggen met elkaar, gezien vanaf de aarde, en het zwaartekrachtveld van het nabije object weerkaatste het licht van het verder weg gelegen object (JVAS B1938 + 666) terwijl het licht door het gravitatieveld van het donkere sterrenstelsel stroomde, waardoor een vervormd beeld ontstond dat een "Einstein-ring".
Met behulp van gegevens van dit effect bleek de massa van het donkere sterrenstelsel 200 miljoen keer de massa van de zon te zijn, wat vergelijkbaar is met de massa van de satellietstelsels die rond onze eigen Melkweg worden gevonden. De grootte, vorm en helderheid van de Einstein-ring hangt af van de verdeling van de massa over het voorgrondlensstelsel.
Huidige modellen suggereren dat de Melkweg ongeveer 10.000 satellietstelsels zou moeten hebben, maar er zijn er maar 30 waargenomen. "Het kan zijn dat veel van de satellietstelsels bestaan uit donkere materie, waardoor ze moeilijk te detecteren zijn, of er kan een probleem zijn met de manier waarop we denken dat sterrenstelsels zich vormen", zei Vegetti.
Het dwergstelsel is een satelliet, wat betekent dat het zich aan de randen van een groter sterrenstelsel hecht. Omdat het klein is en het grootste deel van de massa van sterrenstelsels niet uit sterren maar uit donkere materie bestaat, kunnen verre objecten zoals dit sterrenstelsel erg zwak of zelfs helemaal donker zijn.
"Om verschillende redenen slaagde het er niet in om veel of geen sterren te vormen en daarom bleef het donker", zei Vegetti.
Vegetti en haar team zijn van plan dezelfde methode te gebruiken om te zoeken naar meer satellietstelsels in andere delen van het heelal, waarvan ze hopen dat ze meer informatie kunnen vinden over hoe donkere materie zich gedraagt.
Hun onderzoek werd deze week gepubliceerd in Natuur.
De paper van het team is hier te vinden.
Bronnen: Keck Observatory, UC Davis, MIT
