Raar sterrenstelsel zonder donkere materie zegt: donkere materie bestaat

Een pas ontdekt sterrenstelsel zonder donkere materie kan het bestaan van donkere materie mogelijk juist bevestigen.

Het sterrenstelsel NGC1052-DF2. Beeld NASA / ESA / P. van Dokkum

De Nederlandse astronoom Pieter van Dokkum heeft een bizar sterrenstelsel ontdekt waarin totaal geen donkere materie lijkt voor te komen. Paradoxaal genoeg bewijst die vondst juist dat donkere materie echt bestaat. Alternatieve theorieën, zoals die van de Amsterdamse natuurkundige Erik Verlinde, liggen dankzij de ontdekking onder vuur.

Volgens de gangbare ideeën bestaat het heelal voor een groot deel uit mysterieuze donkere materie. Niemand weet om wat voor onbekende deeltjes het gaat. Dat donkere materie bestaat, blijkt onder andere uit de draaisnelheden van sterrenstelsels - die vertellen je hoeveel zwaartekracht er in het spel is. Dat is altijd veel meer dan de zwaartekracht van alle zichtbare sterren en gaswolken. Er moet dus wel mysterieuze onzichtbare materie bestaan, anders vallen de gemeten snelheden niet te verklaren.

Metingen kloppen precies met zicht

Maar sommige wetenschappers denken dat donkere materie een illusie is. In plaats daarvan zou er iets mis zijn met onze ideeën over de zwaartekracht. Zo kwam Erik Verlinde (Universiteit van Amsterdam) een paar jaar geleden met zijn theorie van de 'emergente zwaartekracht'. Die voorspelt dat álle sterrenstelsels te snel rond lijken te draaien, zonder dat je daar donkere materie voor nodig hebt.

Een team van astronomen onder leiding van Pieter van Dokkum (verbonden aan de Amerikaanse Yale-universiteit) heeft nu op 65 miljoen lichtjaar afstand van de aarde een raar sterrenstelsel ontdekt dat de alternatieve theorie van Verlinde onderuit lijkt te halen. Het draait namelijk níét te snel rond. In plaats daarvan klopt de gemeten zwaartekracht precies met de hoeveelheid zichtbare materie.

Van Dokkum en zijn collega's concluderen deze week in Nature dat het vreemde stelsel (NGC1052-DF2 geheten) om de een of andere reden vrijwel geen donkere materie bevat. Het is sowieso een buitenbeentje: even groot als het Melkwegstelsel, maar met 200 maal zo weinig sterren 'aan boord', en daardoor heel lichtzwak. Bovendien heeft het geen mooie spiraalstructuur, en ook geen zwart gat in het centrum.

'Uitdaging om bestaan te verklaren'

Het unieke stelsel is ontdekt met de Dragonfly-telescoop in New Mexico, in feite een verzameling kolossale telelenzen. De naam verwijst naar de facetogen van libellen (Van Dokkum is behalve astronoom ook libelleliefhebber en -fotograaf). Metingen met de Keck-telescoop op Hawaii en met de Hubble Space Telescope lieten vervolgens zien dat sterrenhopen in de buitendelen van NGC1052-DF2 een stuk langzamer bewegen dan je zou verwachten als het stelsel veel donkere materie bevat.

'Als deze waarnemingen standhouden, is het een uitdaging om het bestaan van dit stelsel te verklaren', zegt Verlinde. Maar de uitkomst van zijn theorie voor een individueel sterrenstelsel kan ook afhangen van de ontstaanswijze ervan. 'Het is volgens mij nog te vroeg om definitieve conclusies te trekken. Daar is meer onderzoek voor nodig', zegt Verlinde.

Algemeen wordt aangenomen dat voor het ontstaan van een sterrenstelsel eerst een samenklontering van donkere materie nodig is. Het is nog onduidelijk hoe NGC1520-DF2 zijn donkere materie vervolgens kwijtgeraakt kan zijn.

De Leidse kosmoloog Marijn Franx twijfelt niet aan het bestaan van donkere materie. 'De vraag is wel hoeveel van deze stelsels er bestaan', zegt hij. Als ze maar sporadisch voorkomen, zou het ontbreken van donkere materie volgens Franx het gevolg kunnen zijn van een zeldzame botsing of wisselwerking met een ander stelsel. 'Als er veel meer blijken te zijn, is dat echt een belangrijke ontdekking.'

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.
© 2019 de Persgroep Nederland B.V. - alle rechten voorbehouden