Site pictogram Astroblogs

Donkere materie-kernen lijken te groeien en in dichtheid te verminderen

Credit: Buddy_Nath op Pixabay.

Onderzoek door een drietal sterrenkundigen aan spraalsterrenstelsels in het heelal wijst erop dat de zogeheten kernen (Engels: cores) van donkere materie in die stelsels langzaam maar zeker groter worden én dat hun dichtheid met de tijd afneemt. Dat is een opmerkelijke waarneming, want het laat zien dat er mogelijk wel interactie is tussen donkere materie en gewone materie (náást de interactie door de zwaartekracht). De sterrenkundigen – Gauri Sharma en Paolo Salucci van het Italiaanse instituut SISSA en Glen Van de Ven van de Universiteit van Wenen – hebben bijna 300 spiraalstelsels bestudeerd, die tot zeven miljard lichtjaar afstand van de aarde staan. In die stelsels keken ze met name naar de beweging van de sterren daarin, hetgeen een maat is voor de hoeveelheid donkere materie in die stelsels. Globaal weten we dat zo’n 85% van alle materie in sterrenstelsels bestaat uit donkere materie en dat die vooral voorkomt als een bolvormige halo rondom de gewone materie, de sterren en gas- en stofwolken die zelf vooral in de platte schijf van de spiraalstelsels zitten. Maar naast die halo is er ook nog een kern van donkere materie, een grote bolvormige omgeving vol donkere materie in de kern van het spiraalstelsel.

Toen Sharma en z’n collegae de gegevens bekeken van de spiraalstelsels ver verwijderd van de aarde (tot zeven miljard lichtjaar afstand dus) en die gegevens vergeleken met die van de nabije spiraalstelsels viel hun op dat de kern van donkere materie in de loop van de tijd groter werd én dat de dichtheid van de donkere materie erin afnam. Er lijkt dus sprake te zijn van wat ze ‘evoluerende donkere materieprofielen’ te zijn, iets wat er op wijst dat er wel degelijk een interactie is tussen donkere materie en de protonen, neutronen, elektronen en fotonen van de gewone materie, iets dat in tegenspraak is met het heersende Λ-CDM model van het heelal, het model dat uitgaat van donkere energie (volgens de Kosmologische constante Λ)  en koude donkere materie (CDM). Hieronder een illustratie van de waarneming die ze hebben gedaan.

Credit: Gauri Sharma

De drie sterrenkundigen denken wel een verklaring te hebben voor hun constatering. Zij denken dat in het begin, toen de spiraalsterrenstelsel werden gevormd, de verdeling van donkere materie in de bolvormige halo precies was zoals voorspeld door het Λ-CDM-model, met een dichtheidspiek in het midden. Later werd de platte schijf die de spiraalstelsels zo karakteriseert gevormd en werd deze omringd door een extreem dichte halo van donkere materie. Tussen de donkere materie en gewone materie was wel degelijk een interactie mogelijk en dat zorgde er voor dat donkere materiedeeltjes door de sterren werden gevangen of dat ze naar de buitenste regionen van de stelsels werden verdreven. Dat proces zou hebben gezorgd voor een bolvormig gebied bìnnen de halo van donkere materie, de genoemde kern van donkere materie, met afmetingen die in de loop van de tijd evenredig toenemen en uiteindelijk die van de galactische stellaire schijf van de spiraalstelsels bereiken. Sharma en kornuiten denken dat er alternatieve scenario’s voor Λ-CDM moeten komen die donkere materiedeeltjes beter kunnen beschrijven, zoals Warme Donkere Materie, ‘Self-Interacting Dark Matter’ en ‘Ultra Light Dark Matter’. Hier is het vakartikel over de waarnemingen aan de donkere materie in de spiraalstelsels, verschenen in Astronomy & Astrophysics, 2022. Bron: Phys.org.

Mobiele versie afsluiten