Sterrenkundigen hebben het beste bewijs tot nu toe gevonden dat donkere materie echt bestaat. Dat laten opnames zien die met verschillende telescopen gemaakt zijn van een megabotsing tussen twee clusters van sterrenstelsels.
Alsof je op het strand met zijn tweeën een schep zand naar elkaar gooit. Met dit verschil: elk zandkorreltje is een melkwegstelsel, en bevat ontelbare sterren. "De grootste explosie sinds de oerknal", noemt Maxim Markevitsch de megabotsing dan ook. Daarbij botsen honderd miljoen jaar geleden twee clusters van sterrenstelsels met een snelheid van 4.700 kilometer per seconde op elkaar. Kosmisch vuurwerk, waar astronomen verlekkerd hun telescopen op richten. En bij deze megabotsing zaten ze helemaal op de eerste rang: de clusters vlogen precies in de goede richting door elkaar. De een kwam van links, de ander van rechts. Alsof je op een klapstoeltje naast de snelweg twee auto's frontaal op elkaar ziet botsen.
De megabotsing heeft de twee clusters uit elkaar gerafeld, zo maakten de onderzoekers vandaag bekend op een door de Nasa georganiseerde persconferentie. De gewone materie is daarbij gescheiden geraakt van de mysterieuze donkere materie, zo laten de opnames zien die met verschillende telescopen zijn gemaakt. Het is het beste bewijs tot nu toe voor het bestaan van donkere materie, zeggen de onderzoekers.
Donkere materie bezorgt astronomen al 70 jaar kopzorgen. Toen werd ontdekt dat het grootste deel van de massa in het heelal 'kwijt' is. Uit de snelheid waarmee bepaalde sterrenstelsels rondtollen, kan namelijk worden afgeleid dat er veel méér massa in die sterrenstelsels moet zitten dan we zien. En het is niet weinig: naar schatting is de hoeveelheid 'donkere materie', zoals het mysterieuze goedje wordt genoemd, vijf keer zo hoog als de hoeveelheid zichtbare materie.
Maar hoe het eruit ziet, en, fundamenteler, of het werkelijk bestaat, daarover verschillen astronomen van mening. Sommige astronomen geloven zelfs helemaal niet in donkere materie. De Israelische natuurkundige Mordehai Milgrom van het befaamde Weizman instituut formuleerde 25 jaar geleden een alternatief. Daarvoor deed hij iets wat bijna heiligschennis is: hij paste de zwaartekrachtswetten van Newton aan. Want wellicht, zo opperde hij, waren die wetten helemaal niet zo universeel als we tot nog toe hebben aangenomen. Op echt lange, astronomische afstanden zouden er wel eens andere wetmatigheden kunnen gelden dan hier in ons kleine hoekje van het heelal.
Milgrom formuleerde zijn alternatief in een eigen theorie, MOND genaamd. Dat staat voor 'Modified Newtonian Dynamic'. En hij komt een heel eind. Met zijn aangepaste wetten van de zwaartekracht kan hij een flink aantal waarnemingen verklaren. Zónder donkere materie. En wat in het voordeel van Milgrom pleit: tot nu toe heeft niemand het bestaan van donkere materie echt aan kunnen tonen.
Maxim Markevitsch en zijn collega's denken daar nu verandering in te hebben gebracht. Op hun opnames is te zien hoe, tijdens de botsing, donkere materie en gewone materie van elkaar gescheiden worden. Met de Chandra röntgensatelliet is het superhete gas in beide clusters gevolgd. Dat gas bestaat uit gewone, zichtbare huis- tuin en keukenmaterie: atomen waar ook bananen en bezemstelen van zijn gemaakt. Bij de botsing blijkt het gas een beetje te vertragen. Zoals armbewegingen in een zwembad ook wat moeizamer gaan dan op de kant, zo ondervindt het gas hinder van de cluster waar het doorheen beweegt.
Donkere materie daarentegen vliegt ongehinderd overal dwars doorheen. Het is niet voor niets zo moeilijk te 'grijpen'. Het heeft 'geen wisselwerking' met gewone materie, zoals dat heet, en trekt zich alleen iets aan van de zwaartekracht. Het afgeremde gas loopt dus een beetje achter op de vooruitsnellende donkere materie. En dat is precies wat de astronomen op hun plaatjes zagen.
Met een techniek die bekend staat als het gravitatielens-effect bepaalden ze waar zich de meeste massa ophield in de kogelcluster. Daarbij wordt een van de effecten van de zwaartekrachtstheorie van Einstein gebruikt: het verschijnsel dat licht afgebogen wordt door een massief object. Zoals de zon, een melkwegstelsel, of, nóg groter, een cluster van melkwegstelsels. Daardoor lijkt een object wat daarachter staat, zich op een andere plek te bevinden dan in werkelijkheid.
Die schijnbare verplaatsing is afhankelijk van de sterkte van de 'lens', en dat laatste wordt weer bepaald door de hoeveelheid samengeklonterde materie. Zo konden de onderzoekers vaststellen dat de grootste bulk van de massa zich aan de buitenzijde van de kogelcluster bevindt. Het zijn de voortsnellende frontgolven van donkere materie, gefotografeerd op het moment dat de clusters grotendeels door elkaar heen zijn. De tragere hete gasmassa's, gefotografeerd met de Chandra-telescoop, bevinden zich daarachter, nog in het centrum van de kogelcluster. Door beide plaatjes over elkaar heen te leggen, ontstaat een fascinerende opname waarin gewone materie en donkere materie gescheiden zijn. Het bestaat dus echt, dat rare goedje.
Is daarmee ook het einde in zicht van Milgroms alternatieve theorie? "Nee", lieten de onderzoekers vanavond op een persconferentie weten. "We hebben aangetoond dat donkere materie bestaat. Maar het kan nog steeds zo zijn dat MOND ook juist is."
Zie:
http://noorderlicht.vpro.nl/artikelen/29703537/Wat het probleem is met religie? De mens. Voor elke heilige lopen er 2 miljoen zondaars rond - Raymond Reddington
