Er is bewijs voor het bestaan ​​van sterrenstelsels zonder donkere materie

Een internationaal team van astronomen onder leiding van onderzoekers uit Nederland vond geen spoor van donkere materie in het sterrenstelsel AGC 114905, ondanks gedetailleerde metingen over een periode van veertig uur met behulp van de nieuwste telescopen. Zij presenteren hun bevindingen in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.

Toen Pavel Mancera Piña (Rijksuniversiteit Groningen en Astron, Nederland) en zijn collega’s er zes ontdekten sterrenstelsels met een beetje nee donkere materieZe kregen te horen: “Meet nog eens, je zult zien dat er donkere materie rond je melkwegstelsel zal zijn.” Na veertig uur gedetailleerde waarnemingen met behulp van de Very Large Array (VLA) in New Mexico (VS), is het bewijs voor het bestaan ​​van een sterrenstelsel zonder donkere materie echter sterker geworden.

Het melkwegstelsel in kwestie, AGC 114905, bevindt zich op ongeveer 250 miljoen lichtjaar afstand. Geclassificeerd als een zeer diffuus dwergstelsel, verwijst de naam “dwergstelsel” eerder naar zijn helderheid dan naar zijn grootte. Het sterrenstelsel is ongeveer zo groot als onze Melkweg, maar bevat duizend keer minder sterren. Het heersende idee is dat alle sterrenstelsels, en zeker zeer diffuse dwergstelsels, alleen kunnen bestaan ​​als ze bij elkaar worden gehouden door donkere materie.

Met behulp van de VLA-telescoop verzamelden onderzoekers gedurende 40 uur tussen juli en oktober 2020 gegevens over de gasrotatie van AGC 114905. Vervolgens maakten ze een grafiek met de afstand van het gas tot het centrum van de melkweg op de x-as en de rotatiesnelheid van het gas op de y-as. Dit is een standaardmethode voor het detecteren van de aanwezigheid van donkere materie. De grafiek laat zien dat de gasbewegingen van AGC 114905 volledig kunnen worden verklaard door alleen gewone materie.

“Dit is natuurlijk wat we dachten en waarop we hoopten, omdat het onze eerdere metingen bevestigt”, zegt Pavel Mancera Peña. “Maar het probleem is nu dat de theorie voorspelt dat er donkere materie zou moeten zijn in AGC 114905, maar onze waarnemingen zeggen dat er geen donkere materie is. Het verschil tussen theorie en waarneming wordt zelfs groter.”

In hun wetenschappelijke publicaties zetten onderzoekers één voor één mogelijke verklaringen voor het ontbreken van donkere materie op een rij. AGC 114905 zou bijvoorbeeld door grote nabije sterrenstelsels van donkere materie kunnen zijn ontdaan. Mancera Peña: “Maar die is er niet. En in het kader van de vorming van de beroemdste sterrenstelsels, het zogenaamde model van koude donkere materie, zullen we extreme parameterwaarden buiten het gebruikelijke bereik moeten introduceren. Ook met gemodificeerde Newtoniaanse dynamica, een theoretisch alternatief voor koude donkere materie, kunnen we de bewegingen van gas in de melkweg niet reproduceren”.

Volgens de onderzoekers is er nog een andere veronderstelling die hun conclusies zou kunnen veranderen. Dit is de geschatte hoek van waaruit ze denken de melkweg te observeren. “Maar deze hoek moet aanzienlijk afwijken van onze schatting voordat er weer ruimte is voor donkere materie”, zegt co-auteur Tom Osterloo (ASTRON).

Ondertussen onderzoeken onderzoekers een tweede, zeer diffuus dwergstelsel in detail. Als je nooit meer een spoor van donkere materie in dat sterrenstelsel ziet, zal de toestand van donkere materie de arme sterrenstelsels nog sterker maken.

Het onderzoek van Mancera Peña en collega’s stond niet op zichzelf. Zo ontdekte de Nederlands-Amerikaanse Peter van Dokkum (Yale University, VS) eerder een sterrenstelsel met nauwelijks donkere Ding. De technieken en metingen van Mancera Piña en collega’s zijn robuuster.