Astronomen hebben een recordbrekend sterrenstelsel ontdekt. De Melkweg-satelliet is namelijk zó licht en klein dat wetenschappers zich afvragen hoe het kan dat deze nog steeds bestaat. Het antwoord: waarschijnlijk zit de nieuwe ontdekking bomvol met donkere materie.
De nieuwe begeleider heet Ursa Major III/ UNIONS 1, oftewel UMa3/U1 en is een zogenoemde Melkweg-satelliet: het stelsel cirkelt om ons sterrenstelsel heen. UMa3/U1 bevindt zich in het sterrenbeeld ‘Grote Beer’ en is met een afstand van 30.000 lichtjaar van de zon relatief dichtbij. Het stelsel is ook erg klein: van top tot teen meet het slechts 10 lichtjaar. In UMa3/U1 zitten in totaal ongeveer 60 sterren, die samen zestien keer meer wegen dan de zon. Wetenschapper Will Cerny heeft meegewerkt aan het onderzoek. Hij legt uit: “UMa3/U1 is zo klein dat het erg verrassend is dat het vandaag de dag nog steeds bestaat. Het zou logisch zijn geweest als de sterke kracht van het Melkwegstelsel het sterrenstelsel uit elkaar had getrokken. Het feit dat dit nog niet is gebeurd, leidt dan ook tot twee mogelijkheden: of UMa3/U1 is een klein sterrenstelsel dat bijeen wordt gehouden door erg veel donkere materie, of het gaat hier om een sterrenhoop die binnenkort het loodje zal leggen. Gezien het feit dat alle sterren ongeveer dezelfde snelheid hebben, denken we dat het hier dus waarschijnlijk zal gaan om de eerste optie: een sterrenstelsel dat bomvol donkere materie zit.” De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het blad The Astrophysical Journal.
Observatorium
Voor het onderzoek hebben de onderzoekers gebruik gemaakt van twee observatoria op Hawaï: W. M. Keck Observatory en Canada-France-Hawai’i Telescope (CFHT). UMa3/U1 werd voor het eerst gespot door de Ultraviolet Near Infrared Optical Northern Survey (UNIONS) van CFHT. Vervolgens kozen de wetenschappers ervoor om het sterrenstelsel nader te onderzoeken door gebruik te maken van het andere observatorium, welke de Deep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) herbergt. Mede-wetenschapper Marla Geha heeft ook bijgedragen aan het onderzoek. Ze licht toe: “UMa3/U1 bevat zo weinig sterren dat het goed zou kunnen dat het hier om een toevallige groepering van soortgelijke sterren gaat. De metingen van DEIMOS laten echter duidelijk zien dat dit niet het geval is. Zo bewegen alle sterren met min of meer dezelfde snelheid en delen ze soortgelijke chemische samenstellingen.”
Oerknal
De resultaten van het onderzoek zijn potentieel significant, omdat deze wel eens het Lambda Cold Dark Matter (LCDM)-model zouden kunnen ondersteunen. Deze theorie voorspelt dat sterrenstelsels als de Melkweg omringd worden door lichtzwakke en oude begeleiders die bomvol donkere materie zitten. En UMa3/U1 kan daar dus het schoolvoorbeeld van zijn; onderzoekers vermoeden dat het zelfs 7000 keer meer donkere materie dan ‘gewone’ materie herbergt. Of dat echt zo is, is nog onduidelijk. Daarvoor zijn zeer gedetailleerde metingen van de bewegingen van de sterren in UMa3/U1 nodig. Maar de onderzoekers verwachten eigenlijk wel dat daaruit zal blijken dat het stelsel bijzonder veel donkere materie herbergt. UMa3/U1 beweegt namelijk door de binnenste regionen van de Melkweg, waar er flink aan het stelsel getrokken wordt en je zou verwachten dat het – in afwezigheid van het bindmiddel dat donkere materie heet – volledig uiteen wordt gerukt. “Zonder donkere materie is niet duidelijk hoe UMa3/U1 zoveel miljarden jaren stand heeft weten te houden,” aldus onderzoeker Raphaël Errani.
Hoewel meer onderzoek hard nodig is, zijn de onderzoekers zeer in hun nopjes met hun ontdekking. “Of toekomstige observaties nu bevestigen dat het systeem een grote hoeveelheid donkere materie herbergt of dat idee juist verwerpen; wij zijn heel opgewonden, omdat dit object weleens het topje van de ijsberg kan zijn: een eerste voorbeeld van een nieuwe klasse extreem lichtzwakke stellaire systemen die tot nu aan detectie hebben weten te ontsnappen,” vertelt Cerny.
