Gedetailleerde kaart van donkere materie onthult verborgen structuren

De James Webb-ruimtetelescoop heeft een kaart van donkere materie gemaakt die twee keer zo goed is als wat we voorheen hadden. Deze kaart kan helpen om een van de diepste mysteries van het heelal te ontrafelen.

Kosmologen hebben de beste kaart ooit van donkere materie gemaakt. Dit deden ze door te kijken naar subtiele vervormingen in ongeveer 250.000 sterrenstelsels.

Donkere materie is bijzonder moeilijk in kaart te brengen aangezien, zoals de naam al doet vermoeden, het geen licht uitzendt dat we kunnen waarnemen. Het goedje gaat alleen interacties aan met gewone materie via de zwaartekracht. Dat is precies wat onderzoekers gebruiken om te achterhalen waar het onzichtbare spul zich verstopt.

LEES OOK

Ejaculatie 48 uur voor een IVF-poging leidt tot hogere slagingskans

Mannen die ejaculeren binnen 48 uur voor een IVF-behandeling, behalen hogere slagingspercentages.

Kosmoloog Jacqueline McCleary van de Northeastern-universiteit in de Verenigde Staten en haar collega’s gebruikten de James Webb-ruimtetelescoop (JWST) om een stukje hemel te bestuderen dat iets groter is dan de volle maan. ‘Dit leverde een extreem gedetailleerde weergave op van de structuur van donkere materie in dit kleine stukje van het heelal’, zegt McCleary.

De resolutie van de kaart is ongeveer twee keer zo groot als die van eerdere kaarten, gemaakt met de Hubble-ruimtetelescoop. Hierdoor zijn er structuren in te zien die zich ver van de aarde bevinden.

Vervormingen

Om de kaart te maken, bestudeerden de kosmologen de vormen van zo’n 250.000 sterrenstelsels. Het gaat echter niet om hun werkelijke vorm. ‘Die sterrenstelsels zijn eigenlijk het kosmische behang op een achterwand’, zegt kosmoloog Liliya Williams van de Universiteit van Minnesota in de Verenigde Staten. Wat wel belangrijk is, is hoe de zwaartekracht van donkere materie tussen de telescoop en het ‘behang’ het licht van de sterrenstelsels vervormt. Dit proces heet het zwaartekrachtlenseffect. Hoe meer de vorm van verre sterrenstelsels afwijkt van een cirkel, hoe meer donkere materie er tussen de stelsels en ons in zit.

Door de vervormingen te analyseren, brachten de kosmologen enorme clusters van sterrenstelsels in kaart, samen met de slierten van het kosmisch web die ze verbinden. Sommige van deze structuren kwamen niet overeen met eerdere beelden van gewone, lichtgevende materie. Dit geeft aan dat ze grotendeels uit donkere materie moeten bestaan.

‘Dit is belangrijk, omdat donkere materie ongeveer 85 procent van alle materie in het universum uitmaakt. Het speelt dus een cruciale rol in de evolutie van niet alleen sterrenstelsels en clusters, maar van het hele universum. Het in kaart brengen van de verdeling kan ons helpen begrijpen hoe donkere materie zich precies gedraagt en waaruit het bestaat’, zegt Williams.

Donkere energie

‘Het is niet alleen een knappe observationele prestatie, maar het opent ook de deur naar veel andere onderzoeken. Zo kunnen we het verband onderzoeken tussen sterrenstelsels en de onzichtbare structuren van donkere materie eromheen’, zegt McCleary. Ook kan de kaart licht werpen op de sterkte van de donkere energie, een mysterieuze kracht die het universum steeds sneller doet uitdijen.

Voorlopig lijkt de donkeremateriekaart van JWST overeen te komen met onze huidige theorie van het universum, het zogeheten lambda-CDM model. Maar grondige analyses van de meetgegevens zullen ongetwijfeld nieuwe inzichten opleveren, zegt McCleary. ‘Hoewel het op het eerste gezicht lijkt te kloppen met het huidige model, vel ik nog geen oordeel. Ik wacht eerst onze volledige analyse af.’