Sterrenkundigen onder leiding van de Nederlandse professor Pieter van Dokkum, vice-decaan van de faculteit der natuurwetenschappen aan Yale University, VS, hebben een sterrenstelsel ontdekt dat vrijwel geen donkere materie bevat. Dit is belangrijk omdat het bewijst dat donkere materie echt bestaat. Het onderzoeksresultaat verschijnt deze week in Nature.
Het vreemde stelsel is ontdekt met een door Van Dokkum en collega’s zelfgemaakte telescoop met meer dan 40 sterke fotolenzen, die staat opgesteld in New Mexico, VS. Van Dokkum legt uit: "Normale telescopen zijn gebouwd om heel scherp te kijken, en daarvoor worden grote bedragen uitgegeven. Onze relatief goedkope telescoop bestaat uit telelenzen voor professionele fotografen, en die kunnen niet zulke scherpe beelden maken, maar wel beelden met heel weinig achtergrondruis. Daardoor kunnen we nieuwe sterrenstelsels ontdekken.”
Het sterrenstelsel NGC 1052-DF2, op een afstand van 60 miljoen lichtjaar van de aarde, bevat nauwelijks donkere materie, in tegenstelling tot wat astronomen zouden verwachten op basis van hun modellen. Het stelsel is even groot als ons eigen sterrenstelsel, maar is tot nu toe over het hoofd gezien doordat het 200 maal zo weinig sterren bevat als de Melkweg en dus extreem lichtzwak is.
Dergelijke sterrenstelsels waren al bekend, maar ze lieten allemaal veel donkere materie zien. Van Dokkum: "De ontdekking is relevant omdat sommige wetenschappers aannemen dat donkere materie niet echt bestaat, maar wordt veroorzaakt doordat zwaartekracht anders werkt op grote afstanden. Dergelijke theorieën konden tot nu toe de waarnemingen verrassend goed verklaren, maar ze hebben wel de aanname dat alle stelsels donkere materie moeten bevatten. Dit stelsel heeft dat niet, en dit is dus een eerste direct bewijs dat alternatieve zwaartekracht-theorieën niet werken voor sterrenstelsels.”
De geheimzinnige donkere materie (niemand weet wat het is) manifesteert zich doordat sterrenstelsels te snel ronddraaien in relatie tot hun massa - de hoeveelheid zwaartekracht is altijd groter dan de hoeveelheid die er op basis van de zichtbare materie zou moeten zijn. Maar het nu waargenomen stelsel heeft geen snelle bewegingen. Van Dokkum: “Alle massa komt van de sterren en gaswolken in het stelsel. Er lijkt geen ruimte te zijn voor donkere materie.”
Het resultaat heeft ook consequenties voor de nieuwe gravitatietheorie van de Amsterdamse theoretisch fysicus Erik Verlinde. Verlindes theorie voorspelt immers dat alle sterrenstelsels 'schijnbare donkere materie' moeten hebben.
Van Dokkum ontwikkelde de Dragonfly-telescoop samen met prof. Roberto Abraham. Het is de grootste lenzentelescoop ter wereld. Meerdere sterrenkundigen uit de Verenigde Staten en Canada hebben bijgedragen aan het Nature-onderzoek.
Onderzoeksartikel in Nature