Metingen van de ISO-satelliet werpen een nieuw licht op de donkere materie, de enorme hoeveelheid massa die in sterrenstelsels moet voorkomen, maar tot nog toe onvindbaar bleek.

Donkere materie vormt een van de grote raadsels in de astronomie. De snelheid waarmee veel sterrenstelsels ronddraaien, klopt niet met de hoeveelheid zichtbare materie. Al de sterren die zichtbaar zijn in een sterrenstelsel, hebben samen onvoldoende massa. Talloze verklaringen zijn de laatste jaren verzonnen voor de onzichtbaarheid van donkere materie. Samen met Paul van de Werf van de Rijksuniversiteit Leiden heeft Edwin Valentijn, werkzaam bij Stichting Ruimte-Onderzoek Nederland en het NOVA-Kapteyninstituut in Groningen, een belangrijk deel van het donkerematerieraadsel opgelost.

Stoffige sterrenstelsels, zo heette het artikel dat Edwin Valentijn in maart 1992 in Natuurwetenschap & Techniek publiceerde. Valentijn was op zoek naar de donkere materie in het heelal, onder meer met infrarode metingen verkregen met de Nederlandse IRAS-satelliet. In hetzelfde artikel schreef hij dat de Nederlands-Duitse Short-Wavelength Spectrometer (SWS) wellicht het raadsel van de donkere materie ging oplossen. Dit apparaat, dat met infraroodmetingen moleculaire waterstof in het heelal kan meten, is in 1994 gelanceerd aan boord van de Europese satelliet Infrared Space Observatory (ISO).

Valentijn en Van der Werf hebben gekeken naar de infraroodmetingen die ISO heeft uitgevoerd in het sterrenstelsel NGC 891, op dertig miljoen lichtjaar afstand van de Zon. De metingen, in het golflengtegebied tussen 2,4 en 45 micrometer, kunnen alleen maar vanuit de ruimte worden gedaan, omdat de aardatmosfeer infrarood licht absorbeert.

Uit de metingen blijkt dat een belangrijk deel van de materie in dat stelsel bestaat uit waterstofmoleculen (H₂). De onderzoekers hebben op acht plaatsen in het sterrenstelsel het spectrum in het gewenste golflengtegebied gemeten. De infrarode straling die waterstofmoleculen uitzenden, is dermate zwak, dat pas de speciale SWS-spectrometer grote waterstofwolken in de buitenste regionen van een sterrenstelsel zichtbaar kan maken. Omdat NGC 891 behoort tot een gangbaar type sterrenstelsels, is het aannemelijk dat dergelijke waterstofwolken ook in veel andere sterrenstelsels voorkomen. De wolken, met temperaturen van respectievelijk 170 kelvin en 80 kelvin, zijn veel warmer dan sterrenkundigen tot nog toe voor mogelijk hielden. De oorzaak van die hoge temperatuur vormt een nieuw raadsel.