Een samenwerkingsverband onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Nagoya (Japan) heeft onderzoek gedaan naar de aard van de donkere materie rond sterrenstelsels waarvan het licht er twaalf miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken.
Het resultaat wijst erop dat de ‘spelregels’ van de kosmologie niet van toepassing zijn op het vroege heelal (Physical Review Letters).
Door de eindige snelheid van het licht zien we verre sterrenstelsels niet zoals ze nu zijn, maar zoals ze er miljarden jaren geleden uitzagen.
Het kost heel veel moeite om zulke verre objecten waar te nemen, maar nog moeilijker is het om donkere materie op te sporen: die zendt voor zover bekend helemaal geen licht uit.
Bij het opsporen van donkere materie vertrouwen astronomen daarom op de zwaartekracht.
Ze zoeken naar sterrenstelsels die nog verder weg staan dan het stelsel waarvan ze de donkere materie willen onderzoeken.
De zwaartekracht van zo’n voorgrondstelsel, inclusief donkere materie, vervormt de omringende ruimte en tijd, zoals voorspeld door de algemene relativiteitstheorie.
Wanneer licht van een achtergrondstelsel deze gebrekkige ‘lens’ passeert, wordt het afgebogen, waardoor het beeld van het sterrenstelsel vervormd raakt.
En hoe meer donkere materie zich in en rond de ‘lens’ (het voorgrondstelsel) heeft verzameld, des te groter is de vervorming.
Het probleem is echter dat sterrenstelsels in de diepste krochten van het heelal ongelooflijk zwak zijn.
Hierdoor is de zwaartekrachtlenstechniek minder goed bruikbaar naarmate we dieper het heelal in kijken. Eerdere onderzoeken reikten dan ook niet verder dan 8 tot 10 miljard lichtjaar.
Om dit probleem te omzeilen, en donkere materie op nog grotere afstanden in kaart te brengen, heeft een team onder leiding van Hironao Miyatake van de Universiteit van Nagoya een andere bron van achtergrondlicht gebruikt: de microgolfstraling die vrijkwam bij de oerknal.
Met behulp van gegevens van de Europese Planck-satelliet hebben de astronomen gemeten hoe de kosmische achtergrondstraling wordt vervormd door de donkere materie in sterrenstelsels op afstanden van ruwweg 12 miljard lichtjaar.
Een voorlopige analyse van deze metingen laat zien dat 12 miljard jaar geleden, oftewel slechts 1,7 miljard jaar na het ontstaan van ons heelal, de verdeling van de donkere materie in sterrenstelsels afwijkt van de voorspellingen van de standaardtheorie van de kosmologie: het Lambda-CDM-model.
Volgens deze theorie zijn subtiele fluctuaties in de kosmische achtergrondstraling het gevolg van de samenklonteringen van (donkere en ‘normale’) materie, die tot de vorming van sterren en sterrenstelsels hebben geleid.
De bevindingen van Miyatake en zijn collega’s suggereren dat de ’klonterigheid’ van de materie in het vroege heelal geringer was dan het Lambda-CDM-model voorspelt.
Als dit resultaat overeind blijft, zou dat erop wijzen dat het model onbetrouwbaarder is als je ver teruggaat in de tijd. Maar zover is het nog niet: daarvoor is het resultaat volgens Miyatake nog te onzeker. (EE)
(Image Credit: Reiko Matsushita)
