Al in de jaren '70 werd duidelijk dat het heelal voor een fors gedeelte uit onzichtbare, of wel 'donkere' materie moet bestaan. Dat bleek onder meer uit de abnormaal hoge snelheden waarmee gas in de buitengebieden van sterrenstelsels om het centrum draait. Uit de zwaartekrachtswet volgt dan dat zo'n sterrenstelsel meer massa moet bevatten dan kan worden toegerekend aan de zichtbare sterren en gaswolken. Volgens de berekeningen is het waarneembare sterrenstelsel omgeven door een veel grotere en zwaardere 'halo' van donkere materie; het zichtbare gedeelte vormt als het ware maar het topje van de ijsberg. Helaas bevatten alleen spiraal-sterrenstelsels gaswolken die zulke snelheidsmetingen mogelijk maken. De andere hoofdcategorie, de elliptische sterrenstelsels, bestaan (voorzover zichtbaar) louter uit sterren. Men nam tot nu toe echter aan dat zulke donkere materie- halo's rond alle sterrenstelsels voorkomen.
De eerste resultaten van Nigel Douglas (Kapteyn Instituut, Groningen) en zijn collega's, die 9 april gepresenteerd zullen worden door Aaron Romanowski op de UK National Astronomy Meeting, maken het echter twijfelachtig dat ook elliptische sterrenstelsels halo's van donkere materie bevatten. Het ziet er naar uit dat elliptische sterrenstelsels 'naakt' zijn. Douglas, initiatiefnemer van het project, karakteriseert de Planetaire Nevel Spectrograaf (PNS) als 'een soort radiële-snelheidscamera', die speciaal ontworpen is om planetaire nevels in elliptische sterrenstelsels te ontdekken. Het instrument is bevestigd aan de 4,2 meter William Herschel Telescoop op La Palma, en is gebouwd door een consortium van Nederland, Australië, Italië en Groot-Brittanië.
'Een planetaire nevel is een ster die tijdens z'n laatste levensfase een veelkleurige gasnevel uitstoot,'legt Douglas uit. 'Ze zijn zo helder dat we ze zelfs in behoorlijk verre sterrenstelsels nog kunnen onderscheiden, en uit hun snelheden kunnen we afleiden hoeveel massa in de tot nu toe ononderzochte buitengebieden van gewone elliptische sterrenstelsels voorkomt. De PNS heeft een enorme sprong voorwaarts op dit gebied mogelijk gemaakt.' Romanowski: 'We verwachtten dezelfde hoge snelheden te vinden als in de buitengebieden van spiraal-sterrenstelsels. De gevonden, relatief lage snelheden van de planetaire nevels komen overeen met weinig of geen donkere materie rond elliptische sterrenstelsels.'
Als deze conclusie na verder onderzoek gehandhaafd blijft, betekent dit dat donkere materie op een heel andere manier in het heelal verdeeld is dan verwacht, wat mogelijk weer consekwenties heeft voor de ontwikkelingsgeschiedenis van het heelal als geheel. Nicola Napolitano, die kort geleden het Groningse team kwam versterken, denkt dat deze eerste resultaten overeind zullen blijven: ' De data die we nu aan het verzamelen zijn lijken deze conclusie nog te versterken. Je kunt natuurlijk altijd redenen verzinnen waarom je er met je interpretatie van de waarnemingen aan één object naast zou kunnen zitten, maar ondertussen hebben we al drie sterrenstelsels die deze trend bevestigen.'
Het team kreeg bij dit onderzoek onmisbare steun van de Isaac Newton Group of Telescopes op La Palma, Canarische Eilanden.
Contact:
Dr. Nigel Douglas
Kapteyn Instituut
Groningen
ndouglas@astro.rug.nl
Dr. Nicola R. Napolitano
Kapteyn Instituut
Groningen
Nicola@astro.rug.nl
Dr. Aaron J. Romanowsky
University of Nottingham, UK
Aaron.romanowsky@nottingham.ac.uk
Bijschiften bij illustraties:
1) (in de groene kist, gemonteerd onder de William Herschel Telescoop), wordt geïnspecteerd door Nigel Douglas
2) , M105 (en z'n naaste buur NGC3384) met de data verkregen door de Planetaire Nevel Spectrograaf. De gekleurde stippen laten de posities van de gevonden planetaire nevels zien. Blauw betekent dat een nevel naar ons toe beweegt, rood van ons af. De grootte van de stip geeft de grootte van de snelheid aan. Opmerkelijk is dat planetaire nevels nog ver buiten de schijnbare rand van het sterrenstelsel te vinden zijn, en dat hun snelheden naar buiten toe afnemen. Dit wijst er op dat geen halo van onzichtbare materie aanwezig is.
