Nabijgelegen Galaxy bijna onzichtbaar

Astronomen hebben de minst lichtgevende melkweg ontdekt die bekend is, maar het is verrassend enorm. De reden: het zit vol met onzichtbare materie.

Donkere materie is mysterieus, ongezien materiaal dat het universum doordringt. Astronomen weten dat het er is vanwege de zwaartekracht die het creëert. Zonder donkere materie in te roepen, kunnen theorieën niet verklaren hoe sterrenstelsels bij elkaar blijven.

Het sterrenstelsel, genaamd Segue 1, is een van de ongeveer twee dozijn kleine satellietstelsels die om ons eigen Melkwegstelsel draaien. Een aparte studie vorige maand, gerapporteerd in het tijdschrift Wetenschap, ontdekte dat alle bekende satellietstelsels geladen zijn met donkere materie.

Maar onder hen is Segue 1 speciaal. Het is een miljard keer minder helder dan de Melkweg. Toch is het bijna duizend keer meer massief dan het sterrenlicht zou doen vermoeden.

"Segue 1 is het meest extreme voorbeeld van een sterrenstelsel dat slechts een paar honderd sterren bevat, maar toch een relatief grote massa heeft," zei studieleider Marla Geha, een assistent-professor in de astronomie aan de Yale University.

De bevinding zal worden gedetailleerd in de Astrophysical Journal.

Geha heeft samen met haar collega Josh Simon van het California Institute of Technology ongeveer de helft van de dwerg-satellietstelsels waargenomen die rond de Melkweg draaien. Deze objecten zijn zo zwak en bevatten zo weinig sterren dat in eerste instantie gedacht werd dat ze bolvormige sterrenhopen waren - strak gebonden sterrenhopen die ook in ons gastheerstelsel ronddraaien. Maar door het licht van de objecten te analyseren met behulp van de Keck-telescoop op Hawaï, toonden Geha en Simon aan dat deze objecten eigenlijk sterrenstelsels zijn, zij het zeer schemerige.

Alleen al kijkend naar het licht dat door deze ultrarechte sterrenstelsels werd uitgezonden, verwachtten de onderzoekers dat ze een overeenkomstige lage massa hadden. In plaats daarvan ontdekten ze dat ze tussen de 100 en 1000 keer groter zijn dan ze lijken.

Onzichtbare donkere materie, zei ze, moet het verschil verklaren.

Hoewel donkere materie geen licht uitstraalt of absorbeert, kunnen wetenschappers het gravitatie-effect op gewone materie meten en geloven dat het ongeveer 85 procent van de totale massa in het universum uitmaakt. Van donkere materie wordt gedacht dat ze een cruciale rol speelt in de vorming van sterrenstelsels, misschien door bij te dragen aan de bosjes die de stervorming in een nieuw melkwegstelsel stimuleren en door bij te dragen aan de algehele materie van een melkwegstelsel waardoor het andere materie en sterrenstelsels naar binnen kan lokken in een groei -door-fusieproces. De Melkweg heeft bijvoorbeeld miljarden jaren lang veel kleine sterrenstelsels opgeslurpt, waarschijnlijk met inbegrip van sommige zoals Segue 1.

Het vinden van ultra-vage melkwegstelsels zoals Segue 1, die zo vol zit met donkere materie, geeft aanwijzingen over hoe sterrenstelsels zich vormen en evolueren, vooral op de kleinste schalen, zeggen de onderzoekers.

"Deze dwergstelsels vertellen ons veel over de vorming van sterrenstelsels", zei Geha. "Verschillende theorieën over hoe sterrenstelsels ontstaan, voorspellen bijvoorbeeld verschillende aantallen dwergsterrenstelsels versus grote sterrenstelsels. Dus het vergelijken van cijfers is aanzienlijk."

Het is pas recent dat astronomen hebben ontdekt hoe wijdverspreid deze dwerg-satellietstelsels zijn, dankzij projecten zoals de Sloan Digital Sky Survey, die grotere delen van de nachtelijke hemel gedetailleerder dan ooit tevoren voorstelde. In de afgelopen twee jaar alleen al is het aantal bekende dwergsterrenstelsels rond de Melkweg verdubbeld van het aantal van de ongeveer een dozijn dat werd ontdekt in de eerste helft van de 20e eeuw.

Geha voorspelt dat astronomen nog meer zullen vinden als ze doorgaan met het doornemen van nieuwe gegevens.

"De sterrenstelsels die ik nu als helder beschouw, waren de lichtste sterrenstelsels die we wisten," zei ze. "Het is een totaal nieuw regime, dit is een verhaal dat zich net aan het ontvouwen is."