Dit had niemand zien aankomen.
“Wij dachten dat elk sterrenstelsel donkere materie had,” stelt onderzoeker Pieter van Dokkum. Sterker nog: astronomen gaan ervan uit dat elk sterrenstelsel met donkere materie begint. En dus leek het vinden van een sterrenstelsel zonder donkere materie uitgesloten. Tot Van Dokkum en collega’s met een zelfgebouwde telescoop op het sterrenstelsel NGC 1052-DF2 stuitten. Het stelsel bevat vrijwel geen donkere materie.
Weinig sterren
NGC 1052-DF2 is ongeveer net zo groot als onze Melkweg, maar herbergt ongeveer 200 keer minder sterren. Dit type sterrenstelsel – ook wel ultra-diffuus genoemd – was ons al bekend, maar eerder ontdekte exemplaren bevatten wél donkere materie. “Deze onzichtbare, mysterieuze substantie is het meest dominante aspect van een sterrenstelsel,” aldus Van Dokkum. “Dus we hadden niet verwacht een sterrenstelsel zonder die substantie te vinden. Het trekt de standaard ideeën die we hebben over hoe sterrenstelsels werken, in twijfel.”
Geen ruimte voor donkere materie
NGC 1052-DF2 herbergt ongeveer 400 keer minder donkere materie dan onderzoekers hadden verwacht. “De sterren in het sterrenstelsel zijn verantwoordelijk voor alle massa en er lijkt geen ruimte te zijn voor donkere materie,” aldus Van Dokkum.
Bewijs voor donkere materie
De ontdekking van NGC 1052-DF2 is belangrijk. “De ontdekking is relevant omdat sommige wetenschappers aannemen dat donkere materie niet echt bestaat, maar wordt veroorzaakt doordat zwaartekracht anders werkt op grote afstanden. Dergelijke theorieën konden tot nu toe de waarnemingen verrassend goed verklaren, maar ze hebben wel de aanname dat alle stelsels donkere materie moeten bevatten. Dit stelsel heeft dat niet, en dit is dus een eerste direct bewijs dat alternatieve zwaartekracht-theorieën niet werken voor sterrenstelsels.”
Nog meer sterrenstelsels
Naar aanleiding van de ontdekking van NGC 1052-DF2 hebben onderzoekers de jacht geopend op meer donkere materie-arme sterrenstelsels. En met succes. Ze lijken tot op heden nog drie van zulke exemplaren te hebben gevonden en allemaal zijn ze – net als NGC 1052-DF2 – ultra-diffuus. “Elk sterrenstelsel dat we tot voor kort kenden, had donkere materie en allemaal vielen ze in bekende categorieën zoals spiraalsterrenstelsels of elliptische sterrenstelsels. Maar wat krijg je als er geen donkere materie is? Misschien is dat dit wel.”
Uiteindelijk hopen onderzoekers natuurlijk te kunnen verklaren hoe zo’n sterrenstelsel zonder donkere materie ontstaat. Er zijn op dit moment wel hypotheses over, maar geen van deze hypotheses lijken helemaal te kunnen verklaren wat we zien. Door meer sterrenstelsels zoals NGC 1052-DF2 te ontdekken, hopen de onderzoekers uiteindelijk dan ook met een beter passende verklaring te kunnen komen.
