`ONTBREKENDE' MATERIE IN STERRENSTELSELS BLIJKT TE BESTAAN

Nederlandse astronomen hebben ontdekt dat de zogeheten donkere of `ontbrekende' materie in sterrenstelsels voor een belangrijk deel uit moleculair waterstofgas bestaat. Zij leiden dit af uit waarnemingen die de Europese infraroodsatelliet ISO (1995-1998) heeft verricht aan een naburig sterrenstelsel (Astrophysical Journal Letters, 1 sept). Donkere materie is materie waarvan het bestaan wordt afgeleid uit de snelheden van sterren en gaswolken rond het centrum van sterrenstelsels. Die snelheden zijn vaak groter dan men berekent op basis van de aantrekkingskracht van alle waarneembare materie en dat betekent dat er onzichtbare materie moet zijn die extra aantrekkingskracht uitoefent.

Al sinds lang is bekend dat waterstof een belangrijk bestanddeel van sterrenstelsels moet zijn. Atomair waterstof is betrekkelijk gemakkelijk met behulp van radiotelescopen (op een golflengte van 21 cm) waar te nemen en blijkt ruwweg tien procent van de massa van een gemiddeld sterrenstelsel voor zijn rekening te nemen. Moleculair waterstof is echter veel moeilijker te meten. Vóór de lancering van ISO kon dit gas alleen (in het infrarood) worden waargenomen in het zeer hete centrum van actieve sterrenstelsels, maar die waarnemingen zeggen weinig over de eigenschappen van dit gas in gewone stelsels.

Edwin Valentijn (Kapteyn Instituut Groningen) en Paul van der Werf (Sterrewacht Leiden) zijn er nu voor het eerst in geslaagd de verdeling van dit gas in een gewoon sterrenstelsel in kaart te brengen. Met behulp van ISO maten zij de intensiteit van het H2-signaal op acht verschillende punten vanaf het centrum tot aan de buitenrand van NGC 891. Dit is een sterrenstelsel op een afstand van 30 miljoen lichtjaar dat precies op zijn kant wordt gezien. Uit deze metingen leiden de onderzoekers af dat de moleculaire waterstof voorkomt in de vorm van wolken die een temperatuur rond de 190 K hebben en ingebed liggen in een schijf van koeler (85 K) atomair waterstofgas.

De onderzoekers becijferen dat de totale massa van de moleculaire waterstof in dit sterrenstelsel 5 tot 15 maal zo groot is als die van het atomair waterstofgas. En daarmee lijkt het probleem van de `ontbrekende' materie in dit stelsel opgelost: de materie ontbreekt niet, maar kon tot nu toe niet worden waargenomen. Hoewel het slechts om één sterrenstelsel gaat, denken de astronomen dat het resultaat ook van toepassing is op andere stelsels, omdat NGC 891 een gewoon sterrenstelsel is dat veel op ons melkwegstelsel lijkt. De ontdekking impliceert echter niet dat er nu voldoende materie is om de huidige uitdijing van het heelal ooit tot stilstand te kunnen brengen. Daarvoor is ook de bijdrage van deze donkere materie in sterrenstelsels veel te gering.

(George Beekman)