Een gigantische kosmische draad, zo heet als een ster, die zich uitstrekt over tientallen miljoenen lichtjaren en vier enorme clusters van sterrenstelsels met elkaar verbindt: modellen voorspelden al zoiets, maar nu is het ook echt voor het eerst waargenomen door een Europees team van astronomen onder leiding van de Leidse sterrenwacht.
Het kolossale filament van heet gas – dit zijn lange draadachtige structuren – is zwaarder dan tien Melkwegen bij elkaar, zweeft door de ruimte en bestaat uit een zogeheten warm-heet intergalactisch medium. Het lijkt er sterk op dat deze structuren het antwoord vormen op de vraag waar de langgezochte ‘ontbrekende’ materie van het heelal nou precies uithangt.
De ontdekking is gedaan met behulp van röntgentelescopen van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA (XMM-Newton) en de Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA (Suzaku). Wetenschappers zijn door het dolle heen: hierdoor vallen een aantal belangrijke kosmische puzzelstukjes eindelijk op hun plek.
De grote verdwijntruc
Ruim een derde van de ‘normale’ materie – we hebben het hier dus niet over de mysterieuze donkere materie, maar de materie waaruit sterren, planeten en mensen bestaan – is onvindbaar. Wetenschappers weten dat het er moet zijn om hun kosmische modellen kloppend te maken, maar het liet zich tot nu toe niet zien.
Modellen voorspelden dat deze materie zich zou kunnen bevinden in langgerekte draden van ijl, heet gas die sterrenstelsels met elkaar verbinden: zogenaamde kosmische filamenten. Het probleem is alleen dat deze structuren extreem vaag en lastig te detecteren zijn. Ze zenden nauwelijks licht uit en worden vaak overschaduwd door heldere objecten zoals sterrenstelsels of hun aanwezigheid wordt weggemoffeld door de straling van zwarte gaten.
Leidse Sterrewacht
Toch is het nu gelukt: het team onder leiding van astronoom Konstantinos Migkas van de Leidse Sterrewacht wist een enkel, helder filament op te sporen en nauwkeurig te analyseren. Dit superfilament bevindt zich in het Shapley-supercluster, een van de grootste structuren in het lokale universum, bestaande uit meer dan 8000 sterrenstelsels. De gigantische gloeiende gasdraad is meer dan tien miljoen graden heet en verbindt vier sterrenstelselclusters – twee aan elk uiteinde – over een afstand van maar liefst 23 miljoen lichtjaar.
Ruis wegfilteren
Om deze ontdekking te doen, combineerden de onderzoekers data van Suzaku, die een breed overzicht gaf van de röntgenstraling in het gebied, met die van XMM-Newton, die haarscherp inzoomde op bronnen van vervuilende straling, zoals superzware zwarte gaten en deze uit de data wist te filteren. “We konden dankzij XMM-Newton heel precies de ‘ruis’ verwijderen”, legt onderzoeker Florian Pacaud van de Universiteit van Bonn uit. “Zo zagen we voor het eerst echt alleen het gas van het filament.”
Niet alleen is het gelukt om een deel van de ontbrekende materie te vinden, de ontdekking is ook een enorme opsteker voor de huidige modellen van het heelal. Want wat nu voor het eerst is waargenomen, komt vrijwel exact overeen met de voorspellingen van computersimulaties die al decennia worden gebruikt. “Het lijkt erop dat de simulaties het al die tijd bij het juiste eind hadden”, zegt Migkas. “Onze waarnemingen sluiten eindelijk aan bij wat het model voorspelt.”
Op jacht naar het kosmische web
De kosmische draad die nu is gevonden, is slechts een draadje in een veel groter web: het zogeheten kosmisch web, een netwerk van filamenteuze structuren dat het universum bijeenhoudt. ESA’s Euclid-missie, gelanceerd in 2023, is speciaal ontworpen om dit web in kaart te brengen en tegelijkertijd te speuren naar de nog veel mysterieuzere donkere materie en donkere energie, die samen maar liefst 95 procent van het universum uitmaken.
Zoals Norbert Schartel, ESA-wetenschapper van de XMM-Newton-missie, het samenvat: “Deze ontdekking is een prachtig voorbeeld van wat samenwerking tussen telescopen kan opleveren. Het ziet ernaar uit dat de ontbrekende materie écht bestaat. Het was al die tijd verstopt in de vorm van kosmisch gewoven draden die bijna niet te zien zijn.”
