Hij heeft miljoenen keren zoveel massa als de zon en strekt zich uit over honderden lichtjaren. Daarbij is hij nog dichtbij ook: vanaf de aarde gezien zou hij groter zijn dan de zon of de maan – áls je hem kon zien tenminste. Maar de enorme wolk die astronomen nu ontdekt denken te hebben bestaat volledig uit compleet onzichtbare materie (Science). Aangenomen wordt dat ons heelal meer dan vijf keer zoveel donkere materie bevat als ‘normale’ materie. Ze is dan wel onzichtbaar, maar ze verraadt haar bestaan door de zwaartekracht die zij op haar omgeving uitoefent. Waaruit deze donkere materie precies bestaat, is onduidelijk, maar computersimulaties suggereren dat ons Melkwegstelsel niet alleen is gehuld in een diffuse ‘halo’ van donkere materie, een biljoen keer zwaarder dan de zon, maar ook talloze kleinere samenklonteringen bevat – zogeheten subhalo’s – die tussen de sterren rondzwermen. Als het bestaan van de nu opgespoorde wolk van donkere materie kan worden bevestigd, zou dit de eerste detectie van een subhalo in onze Melkweg zijn. ‘Het is een spannend begin van een nieuw tijdperk’, zegt Niayesh Afshordi, astrofysicus bij het Perimeter Institute in Waterloo, Ontario (Canada). Hij weet niet zeker of het bewijs voor het bestaan van de wolk sterk genoeg is om met zekerheid van een ontdekking te kunnen spreken, maar de techniek die het team heeft gebruikt: nauwkeurige metingen van de ‘tikken’ van de natuurlijke ‘klokken’ die pulsars heten, is veelbelovend, zegt hij. De meest gangbare kosmologische theorie stelt dat donkere materie bestaat uit zware deeltjes die de neiging hebben om samen te klonteren, en de vorming van sterrenstelsels bevordert door gewone materie aan te trekken. Dit proces zou kunnen verklaren waarom rond grote sterrenstelsels veel kleine dwergstelsels te vinden zijn. Maar ook zou de klontering tot gevolg moeten hebben dat grote sterrenstelsels talrijke subhalo’s van donkere materie bevatten. Om dit nader te onderzoeken hebben Sukanya Chakrabarti, astrofysicus aan de Universiteit van Alabama (VS), en haar collega’s naar aanwijzingen gezocht in pulsars – de uiterst compacte overblijfselen van ontplofte sterren. Pulsars draaien snel rond en zenden regelmatige pulsen van radiostraling uit die als de lichtbundel een vuurtoren langs de aarde strijken, soms wel honderden keren per seconde. Het team richtte zich specifiek op pulsars die een andere pulsar of een ster als begeleider hebben. Terwijl zo’n pulsar om zijn metgezel draait, beweegt hij afwisselend naar de aarde toe en er vandaan. Hierdoor verandert de frequentie van de radiopulsen, en dat gegeven kunnen astronomen gebruiken om de omlooptijd van de pulsar heel nauwkeurig te meten. Aan de hand van gearchiveerde pulsargegevens die meer dan tien jaar teruggaan, heeft het team van Chakrabarti nu gemeten dat de omlooptijd van 27 pulsarparen geleidelijk is afgenomen. Bekende effecten, zoals de zwaartekrachtgolven die deze om elkaar wentelende objecten uitzenden, zou er inderdaad toe moeten leiden dat hun omlooptijden geleidelijk afnemen. Maar elke extra afname zou betekenen dat er een grote nabije massa aan de pulsars trekt. Van de 27 onderzochte pulsarparen laat een handjevol in hetzelfde hemelgebied een vergelijkbare abnormale vertraging zien. De modellen die het team gebruikt wijzen erop dat ‘iets’ van ongeveer tien miljoen zonsmassa’s aan deze sterren trekt. Daar zou een concentratie van sterren of gas verantwoordelijk voor kunnen zijn, maar die is nergens te bekennen. Ook een zwart gat zou de extra vertraging van de pulsars kunnen verklaren, maar dat zou dan zwaarder moeten zijn dan het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg. En dat is niet aannemelijk. Dit brengt Chakrabarti en haar team tot de conclusie dat de oorzaak waarschijnlijk bij een subhalo van donkere materie moet worden gezocht. Andere astronomen zijn daar overigens (nog?) niet van overtuigd. Wordt vervolgd dus. (EE) (Image credit: Max-Planck-Institut für Astrophysik)
