Hubble-ruimtetelescoop ontdekt immense verzameling sterrenhopen

Abell 1689 groot

Het hart van de cluster van sterrenstelsels Abell 1689. Credit: NASA, ESA, J. Blakeslee & K. Alamo-Martinez.

Uit waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop blijkt dat er in het hart van de cluster Abell 1689, een kolossale samenscholing van sterrenstelsels, naar schatting 160.000 bolvormige sterrenhopen rondzwermen. Ter vergelijking: ons Melkwegstelsel telt ongeveer 150 van die bolhopen.

Bolvormige sterrenhopen zijn compacte samenballingen van honderdduizenden, voornamelijk zeer oude, sterren. Bijna 95 procent van deze sterrenhopen zijn ontstaan tijdens de eerste één a twee miljard jaar na het ontstaan van het heelal, 13,8 miljard jaar geleden.Met de Hubble-ruimtetelescoop zijn ‘maar’ tienduizend van de bolhopen in Abell 1689 daadwerkelijk te zien. Maar de onderzoekers gaan ervan uit dat het hierbij om het topje van de ijsberg gaat. Door hun grote afstand tot de aarde (ruim 2 miljard lichtjaar) zal het merendeel van de sterrenhopen te zwak zijn om door Hubble te worden gedetecteerd. Desondanks kan uit het nieuwe Hubble-onderzoek worden geconcludeerd dat de meeste bolhopen in het hart van de cluster te vinden zijn. En daar bevindt zich ook de grootste concentratie donkere materie. Dat betekent dat de ‘bolhoopdichtheid’ kan worden gebruikt om de verdeling van de donkere materie in clusters als deze in kaart te brengen. Anders gezegd: als je weet hoeveel bolvormige sterrenhopen zich binnen een bepaald gebied bevinden, kun je een schatting maken van de hoeveelheid donkere materie ter plaatse.Donkere materie is materie die geen licht uitzendt, maar wel kan worden opgespoord doordat zij zwaartekrachtsaantrekking uitoefent op haar omgeving. Aangenomen wordt dat de donkere materie, die ongeveer 85% van alle massa in het heelal voor haar rekening neemt, als fundament heeft gediend voor de vorming van (clusters van) sterrenstelsels. Bron: Astronomie.nl.

Toont Abell 1689 een sterkere donkere energie?

Donkere materie in Abell 1689. Credit: Coe et al., ApJ 723, 1678 (2010).

De gigantische cluster Abell 1689, een kluit van pakweg duizend sterrenstelsels die gravitationeel gebonden aan elkaar zijn, is voor sterrenkundige een waar paradijs, zowel voor het onderzoek aan donkere materie als aan donkere energie. Onlangs hebben ze de donkere materie in en rondom de cluster in kaart gebracht – een knap stukje werk voor materie die letterlijk onzichtbaar is – en die kaart heeft nuttige informatie opgeleverd. Zo blijkt dat de hoeveelheid donkere materie in het centrum van de cluster hoger is dan voorspeld op grond van theoretische modellen. Dit wijst erop dat de cluster, die zich 2,2 miljard lichtjaar van ons bevindt, zich al heel vroeg in het heelal moet hebben gevormd. Bij andere clusters heeft men ook zware kernen met donkere materie gevonden, dus kennelijk moeten die theoretische modellen herzien worden. Voor donkere energie heeft deze waarneming ook consequenties. In 1998 opperde men het bestaan van donkere energie, nadat men aan de hand van supernovae ontdekte dat het heelal versneld uitdijt. De donkere energie zou met z’n ‘negatieve zwaartekracht’ verantwoordelijk zijn voor die versnelde expansie. Donkere energie werkt namelijk afstotend, in plaats van aantrekkend, zoals zwaartekracht. Maar dat levert gelijk een probleem op, want als clusters zoals Abell 1689 zo vroeg in het heelal al ontstaan zijn zouden er veel meer van dergelijke clusters moeten zijn. Dat is echter niet het geval, dus er moet een mechanisme zijn waardoor het werkelijke aantal grote clusters minder is. Dat mechanisme zou een sterke donkere energie kunnen zijn, welke verhinderd zou hebben dat donkere én gewone materie in het vroege heelal gravitationeel gebonden raakten in clusters. Een sterkere donkere energie vereist op haar beurt ook weer dat de modellen terug naar de tekentafel moeten. Kortom, Abell 1689 levert nogal wat huiswerk op. Bron: Space.com.

Hubble brengt donkere materie Abell 1689 in kaart

De verdeling van donkere materie in Abell 1689. Credit: NASA, ESA, and D. Coe (NASA JPL/Caltech and STScI)

Abell 1689 is een gigantische cluster van sterrenstelsels, gelegen op een afstand van 2,2 miljard lichtjaar in het sterrenbeeld Maagd (Virgo). Een team sterrenkundigen onder leiding van Dan Coe (NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena) keek met de Advanced Camera for Surveys (ACS) van de Hubble ruimtetelescoop naar de pakweg duizend (!) sterrenstelsels in Abell 1689 en slaagde erin de donkere materie in de cluster letterlijk in kaart te brengen, de blauwgekleurde ‘wolken’ op de foto. Da’s een knap staaltje wat Coe en consorten gepresteerd hebben, want donkere materie is – zoals de naam al doet vermoeden – niet te zien. Het reageert ook niet op gewone materie, dus is het niet op normale manier te fotograferen. Hoe hebben ze die donkere materie dan gefotografeerd? Door te kijken naar de enige manier waarop donkere materie invloed heeft op materie, namelijk door z’n zwaartekracht. Ver achter Abell 1689 liggen 42 sterrenstelsels. Het licht van die stelsels wordt door het door Albert Einstein voorspelde effect van de gravitatielenzen verbogen, hetgeen leidt tot maar liefst 142 lichtboogjes in Abell 1689. Van de zichtbare materie in de cluster heeft Coe’s team een een schatting gemaakt hoeveel massa deze heeft. Die massa is niet genoeg om die 142 boogjes te veroorzaken. De verborgen donkere materie levert wel de benodigde massa. Uit de stand van de lichtboogjes kon men tenslotte de preciese verdeling van de donkere materie afleiden. Het is overigens niet voor het eerst dat men een kaart van de donkere materie heeft gemaakt. In 2007 slaagde men er al in om met behulp van de COSMOS-survey een driedimensionale kaart van dit mysterieuze spul te maken. En dezelfde cluster Abell 1689 heeft sterrenkundigen eerder ook al de weg gewezen naar meer duidelijkheid over de net zo mysterieuze donkere energie. Kortom, een interessante cluster. Bron: Hubble.