Het Hubble Orbiting Observatory heeft ongebruikelijke foto's gemaakt van grote clusters van sterrenstelsels waarvan de bewoners "trillen" terwijl ze rond een gemeenschappelijk massamiddelpunt bewegen, wat wijst op de aanwezigheid van onbekende eigenschappen in het gedrag van donkere materie, volgens een artikel gepubliceerd in het tijdschrift MNRAS.
“We ontdekten dat de helderste sterrenstelsels in zulke clusters 'trillen' als ze zich verplaatsen rond het punt waar donkere materie zich heeft opgehoopt. Dit betekent dat de dichtheid van donkere materie in het centrum van de cluster niet zo hoog is als voorspeld door de huidige theorieën, maar veel lager. Dit alles suggereert dat er een exotische vorm van donkere materie aanwezig is in het centrale deel van de clusters,”zei David Harvey van de Federale Polytechnische School in Lausanne, Zwitserland.
Wetenschappers geloofden lange tijd dat het universum bestaat uit de materie die we zien en die de basis vormt van alle sterren, zwarte gaten, nevels, stofclusters en planeten. Maar de eerste waarnemingen van de snelheid van sterren in nabije sterrenstelsels toonden aan dat de sterren aan hun rand erin bewegen met een onmogelijk hoge snelheid, die ongeveer 10 keer hoger was dan berekeningen op basis van de massa van alle sterren erin lieten zien.
De reden hiervoor was, volgens wetenschappers van vandaag, de zogenaamde donkere materie - een mysterieuze substantie die goed is voor ongeveer 75% van de massa van materie in het heelal. Typisch heeft elk sterrenstelsel ongeveer 8-10 keer meer donkere materie dan zijn zichtbare neef, en deze donkere materie houdt de sterren op hun plaats en voorkomt dat ze zich verspreiden.
Tegenwoordig zijn bijna alle wetenschappers overtuigd van het bestaan van donkere materie, maar de eigenschappen ervan, naast de overduidelijke invloed van de zwaartekracht op sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels, blijven een mysterie en een onderwerp van controverse onder astrofysici en kosmologen. Wetenschappers hebben lange tijd aangenomen dat het was samengesteld uit superzware en ‘koude’ deeltjes - ‘watjes’, die zich op geen enkele manier manifesteren, behalve dat ze zichtbare clusters van materie aantrekken.
De mislukte zoektocht naar "WIMP's" in de afgelopen twee decennia heeft veel theoretici ertoe gebracht te geloven dat donkere materie eigenlijk "licht en donzig" kan zijn en bestaat uit zogenaamde axions - ultralichte deeltjes die qua massa en eigenschappen vergelijkbaar zijn met neutrino's. Andere onderzoekers suggereren op hun beurt dat donkere materie uit verschillende componenten kan bestaan, waarvan er een of meer geleidelijk kunnen vervallen.
Harvey en zijn collega's vonden de eerste sporen van het bestaan van dergelijke exotische vormen van donkere materie en observeerden met behulp van de Hubble tien grootste clusters van sterrenstelsels in de onmiddellijke nabijheid van de Melkweg, waarvan de massa ongeveer 100 biljoen keer groter is dan de zon.
Wetenschappers waren geïnteresseerd in twee dingen: hoe de sterrenstelsels over de hele cluster waren verdeeld en hoe de helderste inwoners van deze "sterrenfamilies" bewogen toen er nieuwe leden in hen verschenen. Om deze eigenschappen van clusters te onthullen, berekenden astronomen het gedrag van hun virtuele tegenhangers met behulp van supercomputers en vergeleken ze vervolgens hoe de echte foto's en de simulatieresultaten overeenkwamen.
Promotie video:
Het bleek dat de bewegingsbanen van alle grote en heldere sterrenstelsels in deze tien clusters niet overeenkwamen met wat de theoretische berekeningen lieten zien - ze 'raakten voortdurend de weg kwijt' en 'beefden', draaiden rond een gemeenschappelijk massamiddelpunt en bewogen niet strikt in een rechte lijn. zoals de theorie voorspelde.
Een dergelijke beving, zoals Harvey en zijn collega's nu geloven, was te wijten aan het feit dat er in de centra van deze clusters niet één, maar meerdere "kernen" van superdense bosjes donkere materie zijn. Hun bestaan wordt niet voorspeld door klassieke kosmologische theorieën die de eigenschappen van deze mysterieuze stof beschrijven, en als de ontdekking van Hubble wordt bevestigd, zullen wetenschappers voor het eerst kunnen praten over de ontdekking van de eerste echte sporen van de "nieuwe fysica".
