In het vroege universum raakte donkere materie verspreid door het heelal dankzij interacties met deeltjes als fotonen en neutrino’s, menen Engelse en Franse kosmologen. Daardoor zijn er nu minder sterrenstelsels in de nabijheid van de Melkweg dan modellen voorspellen.

De twee verschillende donkere-materie-modellen. De kleuren laten de dichtheid van donkere materie zien (rood is een hoge dichtheid, blauw is een lage dichtheid). Links is het oude model te zien: rondom donkere-materie-clusters zijn veel sterrenstelsels gevormd. Rechts is het nieuwe model te zien: de donkere materie is verspreid, en daardoor zijn er minder sterrenstelsels ontstaan. Bron: Durham University
De twee verschillende donkere-materie-modellen. De kleuren laten de dichtheid van donkere materie zien (rood is een hoge dichtheid, blauw is een lage dichtheid). Links is het oude model te zien: rondom donkere-materie-clusters zijn veel sterrenstelsels gevormd. Rechts is het nieuwe model te zien: de donkere materie is verspreid, en daardoor zijn er minder sterrenstelsels ontstaan.
Bron: Durham University

Een publicatie in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society lijkt een oud kosmologisch raadsel op te lossen. Wetenschappers vragen zich al jarenlang af waarom er minder sterrenstelsels in de buurt van de Melkweg zijn dan kosmische modellen voorspellen. Het team van Engelse en Franse kosmologen oppert dat het antwoord bij donkere materie ligt.

Donkere materie

Donkere materie is een goedje dat een groot deel van het universum vult. Hoewel we het niet kunnen observeren, weten we wel dat het bestaat. Bewegingen van en in sterrenstelsels laten namelijk zien dat ‘iets’ aan de stelsels trekt. Deze zwaartekracht kan alleen afkomstig zijn van een (onzichtbare) materievorm.

De kosmologen stellen in hun artikel dat donkere-materie-deeltjes niet alleen interacties zijn aangegaan dankzij de zwaartekracht, maar dat ze in het vroege heelal ook interacties hebben gehad met lichtdeeltjes (fotonen) en neutrino’s. Door deze interacties zouden de donkere-materie-deeltjes meer verspreid zijn geraakt in de ruimte dan kosmologen voorheen dachten.

Sterrenstelsels

Dat zou de vorming van sterrenstelsels aardig in de weg hebben gezeten. Sterrenstelsels zijn gevormd rondom klonteringen van donkere materie. In deze klonters raakte gas gevangen waar uiteindelijk sterren uit vormden. Als donkere materie tijdens deze vormingsperiode meer verspreid was dan voorheen gedacht, zouden er minder plekken met dergelijke klonters zijn, en zijn er dus ook minder sterrenstelsels geboren.

Deeltjes

Met simulaties gingen de onderzoekers na hoe sterk de interacties tussen de donkere-materie-deeltjes en fotonen en neutrino’s moesten zijn, om het plaatje te verkrijgen dat we vandaag de dag in de kosmos zien. De vondst is daarom ook van belang voor deeltjesfysici, die uit de simulaties wat kunnen leren over de interacties tussen donkere materie en andere deeltjes.

Lees ook: