Intergalactische ruimte gevuld met donkere materie? :: Nieuws

Intergalactische ruimte gevuld met donkere materie?

Geplaatst op 14-02-2012 om 13u43 door Bert Carrein - 6031 keer gelezen

Onderzoekers aan de universiteit van Tokyo (IPMU) gebruikten grootschalige computersimulaties en recente observatiegegevens van gravitatielenzen om te onthullen hoe donkere materie verdeeld is rond sterrenstelsels.

Het nieuwe onderzoek concludeert dat sterrenstelsels geen gedefinieerde 'randen' hebben. in plaats daarvan hebben stelsels een lange rand van donkere materie die zich uitstrekt tot de nabijgelegen stelsels zodat de intergalactische ruimte niet leeg is, maar gevuld met donkere materie.

astronomie sterrenkunde ruimtevaart nieuws
De oppervlakte dichtheid in functie van de afstand (in eenheden van honderd lichtjaar). De blauwe punten stellen waarnemingen voor, terwijl de getrokken lijn het resultaat is van de simulties. De componenten van het centrale sterrenstelsel (rode lijn) en de nabijgelegen stelsels (stippellijn) worden ook getoond.

Het is bekend dat er zich een grote hoeveelheid onzichtbare stof, 'donkere materie', in het universum bevindt. Het vormt ongeveer 22 procent van het huidige heelal terwijl gewone materie het heelal slechts voor 4,5 procent vult. Zo blijft een belangrijke vraag: Waar is het grootste deel van de donkere materie in het heelal?

Een computersimulatie toont hoe donkere materie verdeeld is in een klonterige, maar georganiseerde manier. In bovenstaande figuur worden regio's met een hogere dichtheid helder weergegeven terwijl donkere gebieden bijna, maar niet volledig, leeg zijn.

Einsteins algemene relativiteitstheorie voorspelt dat een lichtstraal die een massief object zoals een sterrenstelsels passeert, wordt gebogen door het effect van 'gravitatielenzen'. Het effect zorgt er bijvoorbeeld voor dat de afbeeldingen van een ver melkwegstelsel vervormd en opgefleurd wordt door een tussenliggend melkwegstelsel. Het effect zelf is echter zeer klein en niet makkelijk opspoorbaar bij één enkel stelsel. Pas recentelijk hebben beelden van miljoen sterrenstelsels van de SDSS (Sloan Digital Sky Survey) het mogelijk gemaakt om een gemiddelde massaverdeling af te leiden rondom de stelsels.

Eerder in 2010, heeft een internationale onderzoeksgroep onder leiding van Brice Menard vervolgens 24.000.000 beelden van sterrenstelsels gebruikt van de SDSS en succesvol het effect van gravitatielenzen gedetecteerd die veroorzaakt worden door de donkere materie rondom sterrenstelsels.

Masataka Fukugita en Naoki Yoshida hebben samen met Shogo Masaki de Nagoya Universiteit zeer grote computersimulaties van kosmische structuurvorming gebruikt. Die toonden aan dat de randen van sterrenstelsels, bestaande uit donkere materie, zich uitstrekt tot ver buiten de regio waar sterren bestaan. De donkere materie is goed georganiseerd, maar strekt zich uit tot de intergalactische ruimte, terwijl objecten zoals sterren worden begrensd binnen een eindig gebied.

Nog interessanter is dat geschatte totale hoeveelheid donkere materie in de randen van sterrenstelsels de kloof tussen de globale kosmische massadichtheid en die die afgeleid is van de massa van sterrenstelsels. Een lang bestaand mysterie over de donkere materie wordt nu dus ontrafelt door dit onderzoek. Er zijn geen lege ruimtes in het heelal. De intergalactische ruimte is gevuld met donkere materie.

De twee foto's illustreren het effect van gravitatielenzen. Een massief sterrenstelsel in het midden van het rechterdeel zorgt ervoor dat het beeld op de achtergrond (witte punten) groter en lichter wordt.