Botsing melkwegstelsel zaait twijfel over donkere materie

De ontmoeting tussen twee sterrenstelsels, in dit geval Arp 87 in het sterrenbeeld Leeuw, leidt tot enorme verstoringen en de uitwisseling van materie. Foto NASA/ESA

Het melkwegstelsel bevat misschien veel minder of helemaal geen donkere materie. Dat leiden Duitse astronomen af uit de beweging van objecten rond dit stelsel. Donkere materie is materie die niet waarneembaar is en zich alleen manifesteert via zijn aantrekkingskracht. Omdat meer dan driekwart van alle materie in het heelal donker zou zijn, speelt hij een sleutelrol in de moderne kosmologie. Wat het precies is, is echter onbekend.

Volgens de meest gangbare theorie over de ontwikkeling van het heelal zouden sterrenstelsels – inclusief het onze – zijn ontstaan door samenklontering van kleinere bouwstenen die voor het grootste deel uit donkere materie bestaan. De satellietstelsels rond ons melkwegstelsel zouden dan bouwstenen zijn die daarbij zijn overgebleven en zich verder zelfstandig hebben ontwikkeld. Het vreemde is echter dat hun baanvlakken ruwweg loodrecht op het hoofdvlak van het melkwegstelsel staan, terwijl de theorie van de donkere materie voorspelt dat ze uit willekeurige richtingen zijn gekomen. Een tweede raadsel is hun geringe aantal. Theoretisch zouden er veel meer moeten zijn dan de twee dozijn die we nu zien.

Daar komt nu bij dat Marcel Pawlowski en collega’s voor het eerst hebben aangetoond dat ook andere objecten in zulke loodrecht staande banen om het melkwegstelsel draaien. Het gaat hierbij om open sterrenhopen (compacte verzamelingen van vele tienduizenden sterren) en slierten van sterren en gas die de overblijfselen van opgeslokte satellieten zouden zijn. Al deze objecten tezamen vormen één grote structuur, de ‘vast polar structure’ (VPOS), die zich uitstrekt van slechts 33.000 tot bijna een miljoen lichtjaar van het melkwegcentrum en ruwweg loodrecht op het melkwegvlak staat. Donkere materie-theorieën voorspellen een veel bolvormiger verdeling, zo schrijven de onderzoekers in hun artikel dat binnenkort in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society verschijnt.

De Duitse astronomen suggereren daarom dat al deze objecten tijdens en na één grote gebeurtenis zijn ontstaan, te weten een botsing tussen het melkwegstelsel en een ander stelsel. Zulke botsingen komen relatief veel voor in het heelal en ook onze naaste grote buur, het Andromedastelsel, toont de sporen van zo’n gebeurtenis. Tijdens zo’n botsing – waarbij de stelsels overigens dwars door elkaar heen bewegen – worden slierten materie uit de stelsels losgetrokken waarin later weer nieuwe objecten kunnen ontstaan, zoals satellietstelsels en sterrenhopen.

De onderzoekers schatten dat de botsing tien tot elf miljard jaar geleden heeft plaatsgevonden, met een stelsel dat ongeveer haaks op het onze stond. De huidige satellieten van het melkwegstelsel zouden dan het ‘puin’ van deze botsing zijn en niet de overgebleven bouwstenen. Voor het ontstaan van ons melkwegstelsel – en andere sterrenstelsels – zou dan misschien geen donkere materie nodig zijn geweest en daarmee knagen de Duitse astronomen aaneen van de belangrijkste pijlers van de moderne kosmologie.