Gaia-metingen sluiten verband tussen donkere materie en uitsterven dinosaurussen uit

Het leek in 2014 zo’n goed idee van de natuurkundigen Lisa Randall en Matthew Reece: net als de gewone elementaire deeltjes zal er in de wereld der deeltjes donkere materie ook wel een grote variëteit aan soorten deeltjes zijn en dat betekent dat sommige deeltjes donkere materie wel eens op elkaar kunnen reageren. Gevolg daarvan is dat er wellicht een dichtere, platte schijf van donkere materie is, die qua ligging samenvalt met de gewone schijf van gas, stof en sterren van de Melkweg. Het zonnestelsel trekt in een soort van golfbeweging periodiek door die schijf donkere materie en daarbij passeert ‘ie pakweg eens per 32 á 35 miljoen jaar die dichtere schijf (zie de afbeelding hieronder).

Gevolg daarvan is weer dat er in de buitenregionen van het zonnestelsel, in de zogeheten Oortwolk, van alles gaat bewegen en er meer kometen onze kant uit komen dan in de ‘rustigere’ periodes buiten de schijf donkere materie. En wat levert zo’n toename van kometen in de binnenste regionen van het zonnestelsel op? Juist ja, inslagen van kometen op planeten zoals de aarde. En dat was wat Randall en Reece in 2014 bedachten: dat de inslag van de komeet waarmee 65 miljoen jaar geleden de dinosaurussen waren uitgestorven veroorzaakt was door zo’n passage van de zon door een schijf donkere materie. In haar boek ‘Dark matter and the Dinosaurs’ (2015), in  het Nederlands vertaald als ‘Donkere materie en de dinosaurussen’, gaat Randall uitgebreid in op deze theorie.

Maar wat is nu, drie jaar later, het geval? Met de Europese Gaia satelliet worden metingen verricht aan de afstand, lokatie en beweging van sterren in de Melkweg – uiteindelijke doel is om dat voor welgeteld één miljard (!) sterren te gaan doen – en daarvan is recent de eerste data release verschenen. Een viertal sterrenkundigen, waaronder Katelin Schutz, een studente kosmologie aan de Universiteit van Californië in Berkeley, is in die release gedoken en heeft berekeningen gedaan aan de ‘kinematica’ van sterren in de Melkweg. Zou er inderdaad een dichtere schijf van donkere materie zijn, dat zou dat zichtbaar moeten zijn in de beweging van sterren. Maar wat blijkt uit de analyse: er is geen schijf van donkere materie, nou ja in ieder geval geen die meer massa aan donkere materie bevat dan 4/1000e van de massa van de zon per kubieke lichtjaar. En dat is de helft van wat je minstens nodig hebt om de kometen in de Oortwolk in beweging te krijgen en onze kant uit te sturen. Hieronder de resultaten van het onderzoek (DD=local dark matter disk) – de feitelijke dichtheid aan donkere materie ligt onder de benodigde hoeveelheid die Randall’s theorie vraagt (de hoek linksboven).

Kortom, géén schijf van donkere materie en géén verband tussen donkere materie en het uitsterven van de dinosaurussen, hetgeen allemaal nog eens na te lezen is in dit vakartikel van Schutz en haar collega’s. Het onderzoek wil niet zeggen dat donkere materie niet bestaat. Het zegt alleen dat er geen schijf van donkere materie bestaat. Het blijft volgens de auteurs aannemelijk dat donkere materie een grote bolvormige halo vormt rondom de Melkweg, die er ongeveer zo uit moet zien:

Bron: Quanta Magazine + Francis Naukas