Waarnemingen van de oudste sterren in de Melkweg hebben astrofysici geholpen erachter te komen dat de bewegingssnelheid van donkere materie in de buurt van de aarde en de zon onverwacht laag is, waardoor het moeilijk wordt om het in de toekomst te vinden, volgens een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters.
“Wanneer een deeltje donkere energie in botsing komt met de kern van een atoom van 'gewone' materie, lijkt het proces van hun botsing op wat er gebeurt als twee biljartballen elkaar raken. De gevolgen van dit "ongeluk" hangen af van twee parameters: de massa van de deeltjes en de snelheid van hun beweging. Met andere woorden, hoe sneller donkere materie beweegt, hoe beter de sporen ervan zullen worden opgemerkt”, zegt Mariangela Lisanti van Princeton University (VS).
Wetenschappers geloofden lange tijd dat het universum bestaat uit zichtbare materie, die de basis vormt van sterren, zwarte gaten, nevels, stofclusters en planeten. Maar de eerste waarnemingen van de snelheid van de sterren in de sterrenstelsels die het dichtst bij ons staan, toonden aan dat de sterren aan hun rand met een onmogelijk hoge snelheid bewegen - ongeveer 10 keer hoger dan berekeningen op basis van de massa van alle sterren toonden.
De reden hiervoor was, volgens wetenschappers, de zogenaamde donkere materie - een mysterieuze substantie, die goed is voor ongeveer 75% van de massa van alle materie in het universum. Typisch bevat elk sterrenstelsel ongeveer 8-10 keer meer donkere materie dan zichtbaar is, en deze donkere materie houdt de sterren op hun plaats en voorkomt dat ze "verstrooid" worden.
Dankzij Hubble-afbeeldingen van enkele relatief slecht bestudeerde sterrenstelsels, zijn wetenschappers de afgelopen jaren begonnen op te merken dat veel kleine en dwergstelsels zich heel anders gedragen dan de theorie die hun structuur voorspelt, rekening houdend met het bestaan van deze mysterieuze substantie.
Bijkomende problemen, zoals opgemerkt door Lisanti, worden veroorzaakt door het feit dat astronomen en kosmologen tegenwoordig niet weten met welke snelheid donkere materie beweegt in ons Melkwegstelsel en in zijn naaste buren, wat het werk aanzienlijk bemoeilijkt van 'directe' donkere-materiedetectoren die sporen van zijn botsingen proberen op te vangen. met atomen van xenon-137 en andere zeldzame edelgassen.
Haar team vond een manier om dit probleem op te lossen door de aandacht te vestigen op een interessant feit uit de levensgeschiedenis van de oudste sterren in de Melkweg. Deze hemellichten, zoals astronomen opmerken, werden ongeveer 10-12 miljard jaar geleden geboren, in een tijd dat onze Melkweg zich net begon te vormen en actief naburige dwergstelsels absorbeerde.
Volgens de onderzoekers was de zogenaamde halo - een "donut" van donkere materie die de Melkweg en andere metropolen van sterren omgeeft - toen nog niet gevormd, omdat er voortdurend nieuwe reserves van deze mysterieuze substantie de Melkweg binnenstroomden, vergezeld van gaswolken en pasgeboren sterren.
Promotie video:
Om deze reden moeten de oudere hemellichten die tegenwoordig aan de rand wonen, gemiddeld met dezelfde snelheid bewegen waarmee donkere materie rond het centrum van de Melkweg draait, die kan worden gebruikt om deze parameter te berekenen, zonder enig idee te hebben van andere eigenschappen van deze mysterieuze substantie.
Geleid door dit idee, probeerden wetenschappers de bewegingssnelheid van donkere materie in de buurt van de aarde te berekenen met behulp van een kaart van de nachtelijke hemel opgesteld door het SDSS-project en een computermodel van de Melkweg.
Deze metingen toonden onverwacht aan dat wolken van donkere materie in de buurt van het zonnestelsel merkbaar langzamer zouden moeten bewegen dan de theorie voorspelt. Zulke discrepanties, zoals Lisanti en haar collega's opmerken, duiden op ernstige hiaten in de theorie die fysici in hun zoektocht naar sporen van deze ongrijpbare stof enorm zouden kunnen belemmeren.