Donkere materie is mogelijk niet alleen gevoelig voor zwaartekracht. Het lijkt ook andersoortige interacties met zichzelf aan te gaan, blijkt uit waarnemingen van botsende sterrenstelsels, verricht met ESO’s Very Large Telescope en de Hubble-telescoop van NASA en ESA.
Dat schrijft de ESO op woensdag op haar site. Een team astronomen onderzocht met behulp van de Very Large Telescope in Chili en beelden van de Hubble-telescoop een gelijktijdige botsing tussen vier sterrenstelsels in de cluster Abell 3827. De onderzoekers konden traceren waar de massa zich in dit systeem bevindt en vervolgens de verdeling van de donkere materie vergelijken met de posities van de heldere sterrenstelsels.
Het team heeft met behulp van de zogeheten zwaartekrachtlenstechniek de locatie van de donkere materie kunnen vaststellen. Het toeval wilde dat de botsing zich recht voor een veel verder verwijderd, ongerelateerd object afspeelde. De massa van de donkere materie rond de botsende sterrenstelsels vervormt de ruimtetijd, waardoor de lichtstralen van het verre achtergrondstelsel op allerlei manieren worden afgebogen. Het beeld van het stelsel vervormd zo tot karakteristieke boogjes.
De ESO legt uit op zijn site dat volgens de huidige inzichten alle sterrenstelsels omgeven zijn door een omhulsel van donkere materie. De bindende werking van de zwaartekracht die donkere materie uitoefent, zorgt ervoor dat sterrenstelsels niet door hun draaiing uit elkaar vallen. Dat dit niet gebeurt, is alleen verklaarbaar als 85 procent van alle massa in het heelal uit donkere materie bestaat, schrijft ESO. De overige 15 procent van de massa bestaat uit gewone materie. De totale hoeveelheid massa-energie, dus alle massa plus energie, in het universum bestaat uit 68 procent donkere energie, 27 procent donkere materie en 5 procent gewone materie. Die 32 procent van de massa-energie vormt dus 100 procent van de massa in het universum. Maar waar die materie dan uit bestaat, is nog een raadsel.
Het omhulsel van een van de vier botsende sterrenstelsels in Abell 3827 loopt achter bij het stelsel dat het omsluit. De achterstand bedraagt op dit moment 5000 lichtjaar, ofwel 50 biljard kilometer. Waarschijnlijk ontstaat zo’n achterstand tussen een sterrenstelsel en de bijbehorende donkere materie wanneer de donkere materie zichzelf beïnvloedt door andere krachten dan de zwaartekracht. Er werd nog niet eerder waargenomen dat donkere materie anders dan via de zwaartekracht interacties aangaat.
Toch is voorzichtigheid met het trekken van conclusies nog geboden. Er moet nog onderzocht worden welke andere effecten deze vertraging zouden kunnen veroorzaken. Ook zijn er meer waarnemingen en computersimulaties nodig van vergelijkbare gebeurtenissen.
Andere, recente resultaten van hetzelfde onderzoeksteam naar 72 botsingen tussen clusters van sterrenstelsels lieten juist zien dat donkere materie vrijwel geen interacties met zichzelf aangaat. ESO maakt duidelijk dat dit onderzoek geen betrekking heeft op de clusters als geheel, maar op de bewegingen van afzonderlijke sterrenstelsels. De onderzoekers zelf zeggen dat de botsingen tussen deze stelsels bij het nieuwe onderzoek mogelijk nog langer duurden dan de botsingen die in het oudere onderzoek zijn waargenomen. De botsing duurde dan zo lang dat zelfs een heel geringe kracht een meetbare afremming kon veroorzaken.
Beide onderzoeken stellen zo grenzen aan het gedrag van donkere materie, namelijk dat interacties van donkere materie sterker moeten zijn dan bij de eerdere waarnemingen, maar zwakker dan bij de laatste waarnemingen.
Ondertussen gaan onderzoekers bij CERN ook op zoek naar donkere materie en de verschijningsvorm in de tweede run van de Large Hadron Collider.
