De donkere materie, een enorm onzichtbaar deel van het universum, is misschien nog wel "bizarder" dan verwacht

Janine image
door Janine

11 Mei 2024

Clusters van sterrenstelsels en de afgeleide verdeling van donkere materie (blauw)
Advertisement

Donkere materie vertegenwoordigt misschien wel het grootste kosmologische mysterie dat wetenschappers nog moeten vastleggen en oplossen, maar de nieuwe hypothese is dat het zelfs vreemder is dan eerder werd gedacht. Laten we eens kijken waarom.

Advertisement

Simulatie van donkere materie, onverwachte resultaten

De donkere materie die nog geen enkele detector heeft kunnen vinden

United States Department of Energy/Wikimedia commons - Public domain

De mysteries en raadsels van de kosmos worden steeds ingewikkelder en astronomen komen met een nieuwe theorie: donkere materie is misschien nog “bizarder en eigenaardiger” dan eerder werd gedacht. Mariangela Lisanti, theoretisch deeltjesfysicus aan de Princeton University in New Jersey, bestudeert ons sterrenstelsel al enige tijd, maar heeft nu ontdekt dat de Melkweg onverwacht erg kwetsbaar is.

Lisanti simuleerde aan de hand van modellen die gerelateerd zijn aan onze huidige kennis over de vorming van het universum, wat er zou gebeuren als donkere materie, waarvan wordt aangenomen dat het ongeveer 85 procent van alle materie in het heelal uitmaakt, zich anders zou gedragen en onvoorspelbaarder en complexer zou zijn dan onderzoekers tot nu toe hebben aangenomen. Dus vervingen ze tijdens de simulatie een klein, vooraf bepaald deel van de donkere materie door een minder eenvoudig deel. Het resultaat was verbijsterend: "We dachten dat als we maar vijf procent toevoegden, alles goed zou komen. En toen hebben we gewoon het sterrenstelsel vernietigd”, zei hij.

Advertisement

Donkere materie, mogelijke alternatieve theorieën

Een verwoestend effect dus. In de jaren ’80 suggereerden astronomische studies dat donkere materie een uniek type deeltje was dat geen wisselwerking met zichzelf heeft en langzaam beweegt. Maar dit deeltje is, ondanks de immense inspanningen van de natuurkunde, nooit gevonden. En dat zou een eenvoudige reden kunnen hebben: donkere materie is niet wat we denken dat het is, noch hoe we ons voorstellen dat het is. 

Recente galactische anomalieën hebben wetenschappers ertoe aangezet om na te denken over mogelijke alternatieven. Donkere materie zou in plaats daarvan zelfinteractie kunnen inhouden, bestaan ​​uit eenvoudige subatomaire deeltjes die tegen elkaar stuiteren, of complexer zijn, samengesteld uit een mix van warme en koude donkere materie-elementen of clusters die sterren, atomen en sterrenstelsels vormen. De mogelijkheden zijn zo groot dat het ontdekken ervan een onvoorstelbare uitdaging vormt.

Wat wetenschappers kunnen bevestigen is dat slechts 5% van het universum zichtbaar is en de aarde, de zon, sterrenstelsels en sterren omvat. De rest bestaat voor 68% uit donkere energie, een kracht die de zwaartekracht afstoot, en voor 27% uit koude, onzichtbare donkere materie.

Het mysterie van donkere materie in de vorming van sterrenstelsels

Smithsonian Institution/Wikimedia commons - Public domain

De simulatie van Lisanti en haar team toonde dus aan dat het veranderen van 5% koude donkere materie door het complexer te maken, de vorming van ons sterrenstelsel in gevaar bracht. "Ik denk dat het een interessante les was. We moeten heel voorzichtig zijn als we nieuwe modellen bedenken. Je hoeft niet veel meer vormen van donkere materie aan je modellen toe te voegen om de astrofysica echt in verwarring te brengen”, aldus de theoretisch natuurkundige.

Het mysterie van donkere energie is daarom nog niet ontrafeld, terwijl veel andere onderzoekers de vele mogelijke interacties tussen donkere materiedeeltjes en krachten die leiden tot de vorming van sterrenstelsels proberen te identificeren. We weten nog steeds niet precies wat donkere materie is, waarvan het bestaan pas in 1933 voor het eerst werd gesuggereerd door astronoom Fritz Zwicky en in de jaren ’70 werd bevestigd. Door de weg van computersimulaties te volgen, zou het onzichtbare deel van ons universum eindelijk onthuld kunnen worden.

Advertisement