Weergave van de dynamische wrijving rondom een sterrenstelsel. Credit: Rain Kipper
Sterrenstelsels hebben invloed op elkaar door de zwaartekracht en dat kan leiden tot getijdewerking tussen de stelsels, net zoals zon, maan en aarde elkaar beïnvloeden en je daardoor eb en vloed op aarde hebt. Sterrenkundigen hebben nu berekend dat het mogelijk moet zijn om aan de hand van sterrenstelsels die als gevolg van getijdewerking ‘scheef’ zijn komen te staan te weten te komen wat de snelheid van donkere materie is. Voorwaarde daarvoor is dat je een sterrenstelsel hebt dat zelf beweegt ten opzichte van de haar omringende donkere materie. Da’s op zich niet zo moeilijk, want het heelal zit vol met bewegende sterrenstelsels én met donkere materie, die weliswaar onzichtbaar is, maar waarvan de zwaartekrachtseffecten meetbaar zijn.
Terwijl donkere materie langs een sterrenstelsel beweegt, begint het sterrenstelsel de donkere materiedeeltjes naar zich toe te trekken. De verandering van de snelheidsrichting van de deeltjes kost echter tijd. Voordat hun traject richting het sterrenstelsel buigt, slagen ze er al in het sterrenstelsel te passeren. Dat zorgt er voor dat de deeltjes donkere materie niet doordringen tot in het sterrenstelsel, maar dat ze er achter passeren, zoals te zien in de video hieronder.
De groene stip stelt een sterrenstelsel voor en de bovenste panelen tonen de beweging van donkere materiedeeltjes langs het sterrenstelsel (áls er eentje is). De onderste twee panelen tonen de vorm van alle trajecten, wat aantoont dat het zwaartekrachtveld van een sterrenstelsel de materiedeeltjes beïnvloedt. Daardoor ontstaat er een ‘overdichtheid’ achter het sterrenstelsel. Die overdichtheid vertraagt het sterrenstelsel opnieuw en verandert de vorm ervan. Credit: Rain Kipper
Achter het sterrenstelsel neemt de dichtheid van de materie toe en dit leidt tot een vertraging van het sterrenstelsel – een fenomeen dat dynamische wrijving wordt genoemd. De sterkte van de dynamische wrijving hangt op zijn beurt af van hoe snel donkere materiedeeltjes het sterrenstelsel passeren, dat wil zeggen hoe lang het sterrenstelsel de tijd heeft om het traject van de donkere materiedeeltjes te veranderen. Wanneer deeltjes langzaam passeren, neemt de dichtheid van de materie dichter bij het sterrenstelsel toe, waardoor het nog verder vertraagt. Bij een groot sterrenstelsel zal die overdichtheid leiden tot verschillende sterktes van dynamische wrijving op verschillende afstanden van het stelsel en dat zal er toe leiden dat het stelsel ‘scheef’ (Engels: lopsided) komt te staan. Scheve sterrenstelsels worden overal in het heelal aangetroffen, maar dat hoeft niet altijd te komen door dynamische wrijving. Het kan ook zijn dat een stelsel een botsing met een ander stelsel heeft ondergaan en daardoor asymmetrisch is geworden. Of het kan zijn dat het door toevoer van veel gas scheef geworden is. Dat soort verstorende effecten moeten daarom uitgesloten worden alvorens te kunnen kijken naar de dynamische wrijving van een sterrenstelsel. Daarom is het zoeken nu naar scheve sterrenstelsels die heel geïsoleerd staan, waar geen andere sterrenstelsels of wolken van gas in de buurt staan.
Meer hierover kan je lezen in het vakartikel van Rain Kipper et al, Back to the present: A general treatment for the tidal field from the wake of dynamical friction, Astronomy & Astrophysics (2023).
Bron: Phys.org.
