GEBOORTENTHEORIE BIEDT GEEN VERKLARING VOOR NAAKTE STERREN

Een groep van Australische en Europese astronomen, onder wie een drietal van het Kapteyn Instituut in Groningen, heeft in het heelal `naakte' sterrenstelsels ontdekt. Dit zijn sterrenstelsels die tot eenzelfde type behoren en in tegenstelling tot andere typen geen donkere materie bevatten (Sciencexpress, 28 aug).

Dat is opmerkelijk omdat algemeen wordt aangenomen dat alle sterrenstelsels zijn ontstaan in een met koude en donkere niet lichtgevende materie gevuld heelal en nog steeds de overblijfselen daarvan zouden moeten bevatten. In de gangbare cold dark matter (CDM) theorieën van het ontstaan van sterrenstelsels zit dus nog een belangrijke leemte.

In de afgelopen decennia zijn rond vele spiraalvormige sterrenstelsels (waarvan ons melkwegstelsel er één is) overtuigende aanwijzingen van donkere materie gevonden. De sterren en vooral gaswolken op grote afstanden van hun centrum draaien veel sneller rond dan zij op grond van de wetten van Kepler zouden moeten doen. Met behulp van deze studies hebben astronomen afgeleid dat zulke stelsels, die ruwweg driekwart van alle sterrenstelsels in het heelal uitmaken, zijn omringd door een min of meer bolvormige `halo' van donkere, aantrekkende materie. De grote vraag is nu waaruit die materie bestaat: uit `gewone' objecten die te zwak zijn om te kunnen worden waargenomen of uit deeltjes met nog onbekende eigenschappen?

Het op één na belangrijkste type sterrenstelsel in het heelal is het elliptische stelsel, zo genoemd omdat het een structuurloze en vaak afgeplatte bolvorm heeft. Die structuurloosheid maakt het veel moeilijker om te meten met welke snelheden de objecten daarin hun banen beschrijven. Een nieuw hulpmiddel daarvoor zijn sinds kort de planetaire nevels, dat wil zeggen bolvormige nevels die sterren zoals de zon aan het einde van hun leven de ruimte in blazen. Deze gasnevels zenden op bepaalde golflengten een sterke lijnstraling uit en via de dopplerverschuiving daarin kan gemakkelijk de snelheid van deze nevels c.q. sterren rond deze elliptische sterrenstelsels worden bepaald.

Voor het waarnemen van die nevels hebben Europese astronomen een speciale Planetary Nebula Spectrograph gebouwd, die sinds juli 2001 op de grote William Herschel Telescoop op La Palma in gebruik is. Aaron Romanowsky en zijn collega's hebben hiermee rond enkele elliptische sterrenstelsels grote aantallen planetaire nevels waargenomen en uit hun gemeten snelheden de dynamica van deze stelsels afgeleid. Zo ontdekten zij dat deze stelsels (vrijwel) niet door donkere materie zijn omringd. Aangezien deze stelsels zijn ontstaan door het samensmelten van kleinere stelsels, is het een raadsel waarom er geen tekenen van de donkere materie van deze voorlopers worden gevonden. Bij stelsels die in clusters dicht bijeen staan zouden de `donkere halo's' door getijdenwerking verdwenen kunnen zijn, maar bij de onderhavige stelsels kan dit effect geen rol hebben gespeeld. De grote vraag is dus hoe deze stelsels na hun geboorte `naakt' zijn geworden.