Een nieuwe studie uitgevoerd door de Very Large Telescope (Very Large Telescope, afgekort VLT) van het European Space Agency en de NASA Hubble Space Telescope toonde voor de eerste keer aan dat materie ook interactie met zichzelf kan hebben - een ontdekking die op het eerste gezicht in tegenspraak is dat we wisten van de aard van deze onzichtbare massa.
Dus wat gebeurt er?
Met behulp van de geavanceerde astronomische tool MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) zonder de VLT- en Hubble-telescopen konden astronomen 4 botsende sterrenstelsels bekijken in de cluster van Abel 3827-sterrenstelsels. Dit is een enorm cluster, dat vaak een zwaartekrachtlenseffect heeft.
Alle sterrenstelsels bestaan voornamelijk uit donkere materie. Zonder deze onzichtbare massa, die goed is voor ongeveer 85 procent van de gehele massa van het universum, zouden observaties van zichtbare materie in sterrenstelsels geen zin hebben, omdat de sterren eenvoudigweg verspreid zijn. Maar in de aanwezigheid van donkere materie behouden de sterrenstelsels hun structuur.
Dus observeren Abell 3827, astronomen geleerd dat donkere materie bestaat als gevolg van het effect van een zwaartekracht lens: de sterren achter een cluster van sterrenstelsels vervormd in ruimte-tijd. Als je de zwaartekrachtsinvloed van het zichtbare deel van de melkweg verwijdert, blijft de enorme zwaartekrachtcomponent over, waardoor astronomen het aantal en de locatie van donkere wolken van materie in een cluster van sterrenstelsels nauwkeurig kunnen meten. Met behulp van deze methode om de locatie van donkere materie in 4 botsende sterrenstelsels te bepalen, hebben astronomen geconcludeerd dat de donkere materie die geassocieerd is met elk sterrenstelsel ongeveer 5.000 lichtjaar achter het zichtbare deel ervan ligt.
Wat veroorzaakt deze vertraging?
Volgens een studie gepubliceerd in het Journal of Monthly Notices van de Royal Astronomical Society op 15 april, wordt het niet veroorzaakt door een soort interactie tussen galactische halo's van donkere materie, binnen de begrenzende sterrenstelsels. Wanneer de sterrenstelsels botsen, interageert de zichtbare materie zoals verwacht, maar de halo van de donkere materie lijkt elkaar aan te trekken, een vertraging van 5000 lichtjaren vormend.
Dit is een spannende ontdekking, maar om te begrijpen hoe, door interactie met elkaar, donkere materie dit grootschalige effect vormt, hebben we meer waarnemingen en nauwkeuriger computersimulaties nodig.
"We weten dat donkere materie bestaat door zwaartekrachtlensvorming, wat ons helpt om in de afgelegen hoeken van ons universum te kijken, maar we hebben nog steeds weinig rampzalig over de donkerste materie," zei onderzoeker Lily Williams van de Universiteit van Minnesota. "Onze waarnemingen tonen aan dat donkere materie een wisselwerking met zichzelf kan hebben, dat wil zeggen dat we enkele kerntheorieën erover kunnen elimineren." Deze ontdekking is in tegenspraak met de recente studie van 72 clusters van sterrenstelsels. De resultaten van deze studie toonden aan dat donkere materie weinig met zichzelf in wisselwerking staat.
Maar de nieuwe studie richt zich op individuele botsende sterrenstelsels, in plaats van hele clusters. Desondanks gaven beide onderzoeken een unieke gelegenheid om mogelijke interacties van donkere materie op twee verschillende schalen te bestuderen.
