MACS 1206. Credit: NASA, ESA, G. Caminha (University of Groningen), M. Meneghetti (Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna), P. Natarajan (Yale University), the CLASH team, and M. Kornmesser (ESA/Hubble)
Ook al kunnen we donkere materie niet direct zien, toch hebben sterrenkundigen dankzij indirecte waarnemingen, zoals aan de rotatiesnelheid van sterrenstelsels en zwaartekrachtlenzen, een aardig beeld van wat donkere materie zou moeten zijn. Maar nu blijkt uit waarnemingen gedaan met de Hubble ruimtetelescoop en de Very Large Telescopes (VLT) in Chili dat dit beeld toch niet volledig is, dat er een belangrijk ingrediënt lijkt te missen. En het zijn juist die zwaartekrachtlenzen – verbuigingen van het licht van zeer ver verwijderde sterrenstelsels door zware clusters van sterrenstelsels tussen ons en dat verre sterrenstelsel in – die de sterrenkundigen dat laten zien. Wat is het geval: een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van Massimo Meneghetti (INAF-Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna in Italië) heeft met Hubble en de VLT drie clusters van sterrenstelsels bestudeerd, MACS J1206.2-0847, MACS J0416.1-2403 en Abell S1063 om precies te zijn, de eerste van deze drie zie je hierboven en hieronder.
Het cluster MACSJ 1206. In de uitvergrotingen details van zwaartekrachtlenzen rondom individuele sterrenstelsels van het cluster. Credit: NASA, ESA, G. Caminha (University of Groningen), M. Meneghetti (Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna), P. Natarajan (Yale University), and the CLASH team.
Ver achter die clusters gezien vanaf de aarde staan sterrenstelsels, waarvan het licht door die clusters wordt verbogen. Clusters van sterrenstelsels bestaan uit gewone materie, maar ook uit de niet zichtbare donkere materie. Die totale som van materie zorgt voor de afbuiging van het licht van erachter liggende sterrenstelsels. Nou ja, feitelijk wordt niet het licht verbogen, maar zorgt de massa ervoor dat de ruimte wordt verbogen en daardoor buigt ook het licht met die ruimte af én wordt de intensiteit van het licht versterkt, net zoals bij een telescooplens gebeurt. Door de afbuiging van ruimte/licht ontstaan er allerlei boogjes van het erachter liggende sterrenstelsel, de zwaartekrachtlenzen (een effect dat reeds door Einstein op basis van z’n Algemene Relativiteitstheorie was voorspeld). In onderstaande grafiek zie je hoe dat werkt.
Zo werkt een zwaartekrachtlens. Credit: NASA and ESA
Nou zorgt niet alleen de totale massa van het cluster voor afbuiging van het licht, maar dat doen ook de afzonderlijke sterrenstelsels van het cluster. En dat is precies wat geleid heeft tot de constatering dat er waarschijnlijk iets mist aan de kennis die we hebben van donkere materie. Het blijkt namelijk dat die afzonderlijke sterrenstelsels, waaromheen zich kleine opeenhopingen van donkere materie bevindt, zwaartekrachtlenzen produceren die maar liefst tien keer zo groot zijn als voorspeld door de modellen. Die theoretische modellen kloppen dus kennelijk niet, het vermoeden bestaat dat er een belangrijk ingrediënt van donkere materie ontbreekt.
Hier het vakartikel over de waarnemingen aan de drie clusters, dat vandaag verschenen is in Science. Bron: Hubble.
