Astronomisch Nieuws

Astronomen vinden een halo van donkere materie rond een oud sterrenstelsel  

dwergsterrenstelsel Tucana II
Het dwergsterrenstelsel Tucana II gefotografeerd met de Hubble Space Telescope. Credit: ESA/Hubble/NASA

 

Ongeveer 163.000 lichtjaar van ons sterrenstelsel verwijderd bevindt zich een veel ouder sterrenstelsel: Tucana II. Het is vernoemd naar het sterrenbeeld Toekan – Tucana waarin het zich bevindt. Het dwergsterrenstelsel bevindt zich aan de rand van de aantrekkingskracht van ons eigen sterrenstelsel. Het biedt astronomen de gelegenheid de samenstelling van een van de oudste structuren in het heelal te bestuderen.

Een team van astronomen heeft bewijs gevonden van een uitgebreide halo van donkere materie die het sterrenstelsel omhult. Hun onderzoek werd onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.

Astronomen weten dat donkere materie bestaat want om sterrenstelsels bij elkaar te houden is er meer materienodig dan er zichtbaar is. Dat leidde tot de hypothese dat donkere materie een ingrediënt is dat sterrenstelsels bij elkaar houdt; zonder donkere materie zouden sterrenstelsels die we kennen, of in ieder geval de dingen aan hun rand, uit elkaar vliegen.

Een halo van donkere materie is een gebied van door zwaartekracht gebonden materie in de ruimte. (De halo van donkere materie van ons sterrenstelsel strekt zich uit tot ver buiten het gebied dat het zichtbare deel van ons sterrenstelsel vormt). Het onderzoeksteam ontdekte dat de zwaartekrachtsgrenzen van Tucana II tussen de drie en vijf keer zo zwaar zijn als eerder werd gedacht. Dit toont aan dat zelfs enkele van de oudste sterrenstelsels halo’s van donkere materie hebben.

Tucana II is toevallig het chemisch meest primitieve sterrenstelsel dat we momenteel kennen. Dit betekent dat sommige van zijn sterren een zeer laag metaal gehalte hebben (de zwaardere elementen van het heelal werden later in de tijd geproduceerd). Het team realiseerde zich dat Tucana II de halo van donkere materie had toen waarnemingen van sterren in dat gebied van de sterrenhemel onthulden dat de sterren samen bewogen.

Als je alleen naar het gebied van de sterrenhemel kijkt waar het sterrenstelsel bestaat dan zie je niet echt een clustering of een overmaat aan sterren. Pas als je naar hun snelheden kijkt en beseft dat het een groep sterren is die met dezelfde snelheid beweegt, dan realiseer je je pas dat daar een sterrenstelsel is.

Een van de onderzoekers lijkt de werveling van de beweging van Tucana II op ‘badwater dat door de afvoer loopt’. Het is overtuigend dat sommige van de perifere sterren van het sterrenstelsel ouder zijn dan sterren dichter bij het galactische centrum van Tucana II. Het team veronderstelt dat Tucana II het resultaat kan zijn van een eerdere galactische fusie, een kosmische botsing waarbij een primitief sterrenstelsel werd verorberd door een ander sterrenstelsel met als resultaat sterren van verschillende oorsprong in hetzelfde sterrenstelsel.

Of die theorie over de oorsprong van Tucana II nu klopt of niet, een soortgelijke botsing in d toekomst is zeker mogelijk. Tucana II bevindt zich in het zwaartekrachtsveld van het veel zwaardere eigen sterrenstelsel en het zal uiteindelijk door ons eigen sterrenstelsel worden opgeslokt.

Hoewel astronomen weten hoe ze halo’s van donkere materie kunnen herkennen weten ze nog steeds niet precies wat donkere materie is. Naast het vinden van halo’s rond sterrenstelsels zoeken astronomen ook naar de identiteit van donkere materie in mysterieuze signalen van neutronensterren en in de vorm van kleine, theoretische zwarte gaten.

Artikel: An extended halo around an ancient dwarf galaxy

Eerste publicatie: 2 februari 2021
Bron: Gizmodo en anderen