Sterrenstroom S1 veroorzaakt mogelijk een “orkaan” van donkere materie

Impressie van de sterren van S1, die tegengesteld aan de zon (oranje) om het centrum van de Melkweg bewegen. Credit: C. O’Hare; NASA/Jon Lomberg

Volgens een internationaal team van sterrenkundigen zou het kunnen dat het zonnestelsel te maken heeft met een “orkaan” van donkere materie, veroorzaakt door een groep sterren die een tegengestelde richting hebben aan de richting waar de zon heen beweegt. Bij een orkaan denk je meestal aan destructieve gevolgen, maar Ciaran AJ O’Hare en z’n team (Universiteit van Zaragoza, Spanje) denken dat deze orkaan juist positieve gevolgen heeft, namelijk dat de kans dat we de deeltjes donkere materie daadwerkelijk zullen detecteren er groter door wordt.

Op grond van waarnemingen gedaan met Gaia DR1 (ESA) en SDSS DR9 (Sloan Digital Sky Survey) hebben de sterrenkundigen in de Melkweg maar liefst vier stellaire stromen geïdentificeerd, groepen sterren die met dezelfde snelheid dezelfde kant uit vliegen en die een gezamenlijke oorsprong hebben. Die oorsprong is gelegen in ‘galactisch kannibalisme’, de Melkweg die kleinere dwergstelsels ‘op at’. Het is op grond van eerder onderzoek al duidelijk dat dwergstelsels gedomineerd worden door donkere materie – méér dan grote sterrenstelsels als de Melkweg en het Andromedastelsel.

De restanten van die dwergstelsels, zoals de stellaire stromen, zouden ook relatief meer donkere materie bevatten. Eén van de vier gevonden stromen is interessant, S1 genaamd. Die kruist namelijk de baan die de zon heeft in z’n rondje om het centrum van de Melkweg. Van S1 zijn 94 sterren in de Melkweg geïdentificeerd. Op grond van simulaties van botsingen van de Melkweg met dwergstelsels schat men in dat het dwergstelsel waartoe S1 oorspronkelijk behoorde een massa van 2 × 10^10 zonsmassa had en dat de botsing zo’n tien miljard jaar geleden begon. Van de 94 sterren heeft het tem van O’Hare er 34 nauwkeurig bestudeerd (zie de afbeelding hieronder). Berekeningen laten zien dat de donkere materie van deze sterren met een snelheid van 507,26 km/s door het zonnestelsel razen – vandaar de term “orkaan” van donkere materie. Donkere materie reageert niet of nauwelijks met gewone materie, dus geen orkaan waar je wakker van hoeft te liggen.

Credit: A. J. O’Hare et al.

De sterrenkundigen denken dat de orkaan mogelijkheden biedt voor toekomstige detectoren om deeltjes donkere materie te vinden. Omdat de sterren van S1 in tegenovergestelde richting als de zon bewegen botst het zonnestelsel met de donkere materie van S1 en dat verhoogt de kans op detectie. Ze denken dat Xenon LZ en DARWIN deze donkere materie kunnen detecteren als deze wordt gevormd door WIMP-deeltjes (‘Weakly Interactive Massive Particles’) met een massa tussen 5 en 25 GeV/c². Het lastige van Xenon LZ en DARWIN is dat ze geen ‘gevoel van richting’ hebben van gedetecteerde WIMP’s, dus dat ze niet kunnen zien of ze uit de richting van S1 komen, Dat kan wel met de toekomstige detector CYGNUS, die WIMP’s tot een massa van 0,8 GeV/c² kan detecteren. En mocht donkere materie niet uit WIMP’s bestaan, maar uit de veel lichtere axionen, dan biedt S1 ook uitkomst, want de (toekomstige) Axiondetectors ABRACADABRA, ADMX en MADMAX (eh… ik verzin die namen niet hoor) hebben allemaal dat richtingsgevoel. Hier het vakartikel over S1 en de orkaan van donkere materie. Bron: Francis Naukas.

Gerelateerde Astroblogs:

Verband ontdekt tussen de donkere materie en de klonterigheid van materie in het heelal Een nieuwe blik op de dwergstelsels rondom het Melkwegstelsel Aan de rand van het Melkwegstelsel gaan sterren minder hard dan gedacht – hoe kan dat?