Veel donkere materie in sterrenstelsels van de tweede generatie

Kleine sterrenstelsels die ontstaan zijn uit de overblijfselen van een botsing tussen grotere stelsels bevatten veel donkere materie. Dat is ontdekt door Europese astronomen die een drietal dwergstelsels bij het grotere stelsel NGC 5291 hebben bestudeerd (Science Express, 10 mei). De ontdekking is opmerkelijk omdat de modellen van het ontstaan van zulke tweede generatie-stelsels voorspellen dat zij – in tegenstelling tot de veel oudere stelsels van de eerste generatie – vrijwel geen donkere materie kunnen bevatten.

NGC 5291 is een al lang bekend sterrenstelsel dat op een afstand van 200 miljoen lichtjaar in het sterrenbeeld Hydra (Waterslang) staat. Ongeveer 360 miljoen jaar geleden kwam het frontaal in botsing met een ander stelsel. Tijdens deze botsing – een heel traag verlopend proces waarbij de sterren van beide stelsels elkaar in feite gewoon passeerden – werd een grote hoeveelheid waterstofgas de ruimte in geblazen. Dit gas vormt nu rond het stelsel een grote ring die vanaf de aarde onder een hoek van 45 graden wordt gezien. Het stelsel heeft ook nog een nabije buur, het ‘Zeeschelpstelsel’, maar het is niet waarschijnlijk dat dit de boosdoener is die ooit de gasring deed ontstaan.

Op acht plaatsen in de gasring zijn verdichtingen te zien: gebieden waar het gas onder invloed van de plaatselijke zwaartekracht is samengetrokken tot kleinere sterrenstelsels. In deze dwergstelsels vindt op grote schaal stervorming plaats. Frédéric Bournaud en zijn collega’s hebben nu met de Very Large Array, een grote radiotelescoop in New Mexico (VS), de rotatiesnelheid van het gas in de drie grootste exemplaren gemeten. Hieruit konden zij de totale massa van deze dwergen afleiden. Deze ‘dynamische’ massa blijkt tweemaal zo groot te zijn als de massa die zich in de vorm van sterren en gas vertoont. De meeste materie in deze dwergen is dus onzichtbaar.

Algemeen wordt aangenomen dat sterrenstelsels zijn ontstaan door de samentrekking van koude, donkere materie in het jonge heelal. Vele stelsels van de eerste generatie zijn ook nu nog omringd door een bolvormige ‘halo’ van zulke donkere materie – waarvan de ware aard overigens nog onbekend is. De nu bestudeerde gerecyclede dwergstelsels zijn echter ontstaan uit gas dat werd weggeblazen uit de schijf van zo’n stelsel en dat zou slechts enkele procenten donkere materie mogen bevatten.

Bournaud en zijn collega’s denken daarom dat de rest uit moleculair waterstofgas bestaat: gewone materie die echter heel moeilijk is waar te nemen.

George Beekman