Melkwegstelsel heeft donker hart

Ook de binnendelen van ons eigen Melkwegstelsel zitten tjokvol donkere materie. Dit is nu voor het eerst met zekerheid aangetoond, door drie Europese natuurkundigen onder wie Gianfranco Bertone van de Universiteit van Amsterdam. 'Het was een zeer ingewikkelde analyse,' zegt Bertone, 'maar de conclusies zijn nu boven alle twijfel verheven.' Waar de mysterieuze donkere materie uit bestaat is echter nog steeds een onopgelost raadsel.

Snelheidsmetingen in het Melkwegstelsel. Rood is van ons af; blauw is naar ons toe. De blauw oplichtende kring rond de kern toont de verdeling van donkere materie die uit de metingen is afgeleid.Beeld Serge Brunier

Hoe kun je iets ontdekken wat je niet kunt zien? Simpel: je kijkt naar de invloed op de dingen die je wél kunt zien. Zie je paperclips over een tafel schuiven, dan weet je dat er een magneet onder verborgen zit. En zie je een sterrenstelsel te snel roteren, dan weet je dat het vol zit met onzichtbare donkere materie.

Dat de buitendelen van sterrenstelsels te snel roteren, werd al in de jaren zeventig ontdekt. Je verwacht dat de rotatiesnelheid afneemt hoe verder je van het centrum zit. In werkelijkheid blijft die snelheid ongeveer constant. Onverklaarbaar als je alleen de zwaartekracht van alle zichtbare sterren en gaswolken in rekening brengt. Conclusie: er moet - ook buiten de zichtbare 'rand' van het stelsel - méér materie aanwezig zijn, die we om de een of andere reden niet kunnen zien.

In ons eigen Melkwegstelsel is de aanwezigheid van donkere materie minder eenvoudig aan te tonen, zeker binnen de omloopbaan van de zon. Niet zo gek: we zien het Melkwegstelsel 'van binnenuit', waardoor we geen goed overzichtsbeeld hebben. Fabio Iocco, Miguel Pato en Gianfranco Bertone hebben nu alle beschikbare snelheidsmetingen verzameld en geanalyseerd. In totaal gaat het om 2780 metingen aan afstanden en snelheden van sterren, gaswolken en nevels.

Die metingen hebben ze vergeleken met de beste modellen voor de verdeling van de zichtbare materie in het Melkwegstelsel. En ja hoor: ook binnen de baan van de zon draait alles veel te snel rond. Het kan dus niet anders of ook daar zit heel veel donkere materie. De resultaten zijn deze week gepubliceerd in Nature Physics. Overigens vermeldt het artikel niet om hoeveel donkere materie het precies gaat. 'Dat bewaren we voor een volgend artikel,' aldus Bertone.

'Een waardevolle en overtuigende analyse,' zegt kosmoloog Jim Peebles van Princeton University. 'Maar ik zie niet hoe dit onderzoek kan bijdragen tot een beter begrip van de ware aard van de donkere materie.' Daar hebben sterrenkundigen namelijk nog steeds geen flauwe notie van, hoewel algemeen wordt aangenomen dat het om onbekende elementaire deeltjes gaat.

Volgens Dan Hooper van het Amerikaanse Fermilab is altijd aangenomen dat de dichtheid van donkere materie toeneemt naarmate je dichter bij de kern van het Melkwegstelsel komt. Dat blijkt te kloppen. 'Geen verrassend resultaat dus, maar wel een belangrijke stap voorwaarts,' aldus Hooper.

Hooper heeft onderzoek gedaan aan gammastraling uit de kern van het Melkwegstelsel die afkomstig zou kunnen zijn van donkere-materiedeeltjes die met elkaar botsen en elkaar daarbij volledig vernietigen (annihilatie). Het artikel van Iocco, Pato en Bertone is daar op zich goed mee in overeenstemming, zegt hij. 'Ik kijk enorm uit naar de nauwkeurige snelheidsmetingen van de Europese ruimtetelescoop Gaia. Die zullen een nog veel stringentere test vormen voor de annihilatie-theorie.'

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden