Een internationaal team van astronomen, met daarbij flink wat Nederlandse inbreng, heeft een serie artikelen online gezet met de eerste resultaten van een grote zoektocht naar donkere materie. Nooit eerder brachten onderzoekers zo nauwkeurig de eigenschappen van groepen van sterrenstelsels en de bijbehorende donkere materie in kaart. De resultaten verschijnen de komende tijd in diverse vaktijdschriften.
Het internationale onderzoeksproject staat bekend onder de naam Kilo-Degree Survey. De astronomen gebruiken de VLT Survey Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in het Chileense Paranal. De bijbehorende panoramische camera, OmegaCAM, is ontwikkeld onder Nederlandse leiding. Hij is speciaal gemaakt om grote delen van de hemel scherp te fotograferen en zo donkere materie in kaart te brengen.
Via een omweg
Donkere materie is materie die er volgens de berekeningen van kosmologen wel moet zijn, maar die we niet kunnen zien. De sterrenkundigen hebben nu een truc uitgehaald om die donkere materie toch te laten zien. Ze keken hoe het licht van de verre stelsels afbuigt terwijl het op weg naar de aarde langs grote wolken donkere materie reist. Zo konden ze de donkere materie via een omweg toch in beeld brengen.
De meeste sterrenstelsels, ook onze eigen Melkweg, leven in groepen. Ze clusteren als gevolg van de zwaartekracht. De wetenschappers denken dat donkere materie hierbij een belangrijke rol speelt.
Uit de eerste waarnemingen van de Kilo-Degree Survey blijkt dat de onderzochte sterrenstelsels dertig keer meer donkere materie bevatten dan zichtbare materie. Massimo Viola (Universiteit Leiden) is hoofdauteur van een van de eerste publicaties: 'Verder blijkt dat het helderste sterrenstelsel zich bijna altijd in het midden van een klomp met donkere materie bevindt. Dat is in lijn met de theorie die voorspelde dat sterrenstelsels naar elkaar trekken en dat ze samenklonteren in het centrum, maar het was nog nooit zo duidelijk waargenomen.'
7% geanalyseerd
Het internationale team van onderzoekers analyseerde de beelden van meer dan twee miljoen sterrenstelsels die op afstanden tot zo'n 5,5 miljard lichtjaar van de aarde staan. De eerste resultaten die nu gepubliceerd worden zijn nog maar het begin. Ze komen van de eerste 7% van wat er totaal in kaart gebracht gaat worden.
Het onderzoek vormt een opmaat naar meer fundamentele metingen over de verdeling van donkere materie in het heelal en naar de rol van de nog mysterieuzere donkere energie.
Koen Kuijken (Universiteit Leiden) werkte meer dan tien jaar naar deze eerste resultaten toe. Van het bouwen van de camera via het plannen van de waarnemingen tot het op touw zetten van de dataverwerking: 'De techniek die we gebruiken, zwakke gravitatielenswerking, is een subtiel effect. Je kunt het alleen goed meten door grote maar ook scherpe beelden van de hemel te maken. Daar is de VLT Survey Telescope voor gemaakt.'
Gijs Verdoes Kleijn (Rijksuniversiteit Groningen) en team zijn ook bij de Kilo-Degree Survey betrokken. In samenwerking met de VIKING survey en de Target Big Data infrastructuur zoeken zij naar quasars, bijzondere objecten die extreem veel licht uitzenden. 'Met VIKING is reeds de op een na verste quasar ooit gedetecteerd en de gezamenlijke surveys hebben een aantal zeer zwakke quasars gevonden. Juist door die zwakkere quasars leren we hoe de eerste superzware zwarte gaten ontstonden en hoe de symbiose met hun 'gastheersterrenstelsel' vorm kreeg. Eerst zagen we alleen uitzonderlijke verschijnselen, nu vinden we de meer typische zwarte gaten in de eerste miljard jaar van ons heelal.'
Artikelen
De eerste serie artikelen die online komen rond de Kilo-Degree Survey:
- Viola et al., Dark matter halo properties of GAMA galaxy groups from 100 square degrees of KiDS weak lensing data, MNRAS, accepted June 26.
- Kuijken et al., Gravitational lensing analysis of the Kilo Degree Survey, MNRAS, submitted June 17.
- Venemans et al., First discoveries of z~6 quasars with the Kilo Degree Survey and VISTA Kilo Degree Infrared Galaxy Survey, MNRAS, submitted June 30.
- Sifón et al., KiDS+GAMA: the masses of satellites in galaxy groups from weak gravitational lensing, MNRAS, submitted July 2.
- de Jong et al., The first and second data releases of the Kilo-Degree Survey, A&A, submitted May 21.
- Cavuoti et al., Machine Learning based photometric redshifts for the KiDS galaxies, MNRAS, accepted July 3.
- Tortora et al., Towards a census of super-compact massive galaxies in the Kilo Degree Survey, A&A submitted July 2.
Meer links en artikelen staan op: http://kids.strw.leidenuniv.nl/papers.php