Jupitermaan Ganymedes kan dienen als detector voor donkere materie

1 dag geleden 1

Als grote deeltjes donkere materie op Jupiters maan Ganymedes inslaan, zou dat kenmerkende kraters opleveren. Toekomstige ruimtemissies kunnen deze waarnemen.

Jupiters grootste maan, Ganymedes, kan dienen als een gigantische detector voor donkere materie. Astronomen kunnen op zoek gaan naar kraters op het ijzige oppervlak die zijn achtergelaten door het spul.

Natuurkundigen die speuren naar donkere materie zoeken meestal naar kleine, lichte deeltjes die nauwelijks interacties aangaan met gewone materie. Om zulke deeltjes te vinden, heb je grote en goed geïsoleerde ondergrondse detectoren nodig.

‘Interstellaire reizen blijven voorlopig buiten ons bereik’

Ideeën van wetenschappers om tussen sterrenstelsels te reizen, variëren van compleet onmogelijk tot buitengewoon duur en complex.

Maar we weten eigenlijk helemaal niet zeker of donkere materie wel uit lichte deeltjes bestaat. Het zou ook kunnen dat donkere materie juist gemaakt is van extreem grote deeltjes – van het formaat basketbal tot planetoïde. Ook deze deeltjes zouden extreem zeldzaam zijn en bijna nooit op normale materie reageren. Om zulke grote donkeremateriedeeltjes te meten, heb je een detector nodig die zo groot is als een maan of planeet. Alleen dan heb je genoeg kans om zo’n extreem zeldzaam deeltje te vangen.

Nu oppert natuurkundige William DeRocco van de Universiteit van Maryland in de Verenigde Staten dat op de grootste maan in het zonnestelsel, Ganymedes, mogelijk bewijs te vinden is voor grote donkeremateriedeeltjes. Hij stelt dat deze deeltjes kenmerkende kraters zouden achterlaten op het ijzige oppervlak van de maan. Doordat de maan geen geologische activiteit vertoont, zouden de kraters miljoenen jaren zichtbaar blijven.

Diepe indruk

DeRocco berekende hoe diep een zwaar donkeremateriedeeltje zou doordringen in de dikke ijzige korst van Ganymedes. Hij ontdekte dat het spul veel dieper komt dan een gewone meteorietinslag. Donkere materie zou zich een weg boren tot diep in de ondergrondse oceaan van de maan. Daardoor zou zo’n inslag mineralen naar het oppervlak slingeren die bij een andere impact niet verschijnen.

Toekomstige ruimtemissies naar Jupiter en Ganymedes, zoals de Amerikaanse Europa Clipper en de Europese JUICE, zouden vanuit de ruimte deze kraters en mineralen kunnen zien. DeRocco berekende dat de kraters relatief klein zouden zijn en niet in de buurt liggen van andere breuken of geologische bijzonderheden. Als een ruimtevaartuig iets op het spoor komt, kan het vervolgonderzoek doen. ‘Als je iets als bodemradar gebruikt, zou je een kolom van gesmolten ijs kunnen zien die helemaal door het ijs heen reikt’, zegt DeRocco.

Koelkast of auto

Natuurkundige Zachary Picker van de Universiteit van Californië in de VS vindt het idee zinvol. Het gebruik van een donkeremateriedetector met het formaat van de maan kan helpen om deeltjes op het spoor te komen die op aarde onvindbaar zijn, zegt hij. ‘Geen enkel experiment op aarde is in staat om iets te vinden als een stuk donkere materie ter grootte van een bowlingbal, of een koelkast of een auto. Deze grote deeltjes slaan gewoon niet vaak genoeg in.’

Astrofysicus Bradley Kavanagh van de Universiteit van Cantabrië in Spanje noemt het voorstel gedetailleerd en goed doordacht. Hij wijst er wel op dat er geen bijzonder sterke redenen zijn om aan te nemen dat zulke zware deeltjes donkere materie bestaan. ‘Het gaat er meer om alle mogelijkheden te bekijken’, zegt hij.