Spooksterrenstelsel bevat heel veel donkere materie

Sinds een jaar of tien weten astronomen dat zich in het heelal vele sterrenstelsels bevinden die zo weinig licht uitzenden dat ze nauwelijks zijn te zien. Dit komt doordat deze zogeheten low-surface brightness (LSB) stelsels gemakkelijk worden overstraald door de zwakke gloed die zelfs de donkerste hemel nog uitstraalt.

Daarom zijn het juist de stelsels die nabij staan die het moeilijkst zijn te ontdekken: hun zwakke licht is over een (te) groot oppervlak uitgesmeerd. Onderzoek door de Groningse astronoom Erwin de Blok, die gisteren in Groningen promoveerde, laat nu zien dat deze stelsels grote hoeveelheden donkere materie bevatten.

De Blok heeft een aantal van deze 'contrastarme' sterrenstelsels bestudeerd met de radiotelescoop in Westerbork en de Very Large Array in New Mexico (VS). Met deze telescopen bepaalde hij de baansnelheid van het koele waterstofgas op verschillende afstanden van het centrum van deze stelsels. Vervolgens vergeleek hij de gemeten snelheden met die welke men afleidt uit alleen de zichtbare massa - gas en sterren - in de stelsels. Uit de verschillen kon De Blok afleiden hoeveel massa zich in deze stelsels verborgen houdt.

Niet bekend

De Blok heeft uit zijn waarnemingen ook afgeleid dat het grootste deel van de donkere materie zich moet bevinden in een uitgestrekt, bolvormig gebied (een halo) rond deze stelsels. Ook rond vele gewone, helderder sterrenstelsels hebben astronomen zo'n halo van donkere materie gevonden. De halo's rond de contrastarme stelsels zijn echter uitgestrekter en hebben een geringere dichtheid. Waaruit de donkere materie bestaat, is nog onbekend. Misschien gaat het om bekende objecten, zoals zwakke zwakke sterren en Jupiterachtige gasbollen, maar misschien zijn er exotischer zaken in het spel.

Spooksterrenstelsels zijn in feite normale stelstels, die echter door een gebrek aan sterren heel weinig licht uitzenden. Hun tempo van stervorming ligt heel laag en daardoor evolueren ze ook heel langzaam. Waarom dat zo is, is nog niet duidelijk. Het kan te maken hebben met het feit dat deze stelsels heel ijl zijn, waardoor het gas zich moeilijker kan samentrekken en sterren vormen. Het kan er ook mee te maken hebben dat ze vol zitten met donkere materie, die de samentrekking van het gas mede bemoeilijkt. Door hun langzame ontwikkeling zijn deze stelsels in feite nog jong en kunnen ze astronomen een beeld geven van hoe de situatie in ons eigen Melkwegstelsel miljarden jaren geleden is geweest.