Astronomisch Nieuws

Donkere materie vertraagt draaiing centrale balk van de Melkweg

De Melkweg boven Paranal
Deel van de Melkweg boven de Paranal sterrenwacht van de ESO in Chili. Credit: Door Y. Beletsky/ESO

 

Volgens een nieuwe studie van onderzoekers van het University College London UCL) en de universiteit van Oxford is de draaiing van de galactische balk van ons sterrenstelsel, die bestaat uit miljarden geclusterde sterren, sinds zijn ontstaan met ongeveer een kwart vertraagd.

Deze vertraging wordt al 30 jaar voor astrofysici voorspeld maar is nu pas voor het eerst daadwerkelijk gemeten. Volgens de onderzoekers geeft het een nieuw inzicht in de aard van donkere materie die werkt als een tegengewicht dat de draaiing vertraagt.

In het onderzoek, gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, analyseerden onderzoekers de waarnemingen van de Gaia-telescoop van een grote groep sterren, de Hercules-stroom genoemd, die in resonantie is met de balk. Dat wil zeggen, ze draaien rond de Melkweg op dezelfde snelheid als draaiing van de balk.

Deze sterren worden door de zwaartekracht gevangen door de draaiende balk. Hetzelfde fenomeen doet zich voor bij de Trojaanse en Griekse asteroïden van Jupiter. Deze draaien om de Lagrangepunten (voor en achter Jupiter). Als de draaiing van de centrale balk vertraagt zouden deze sterren naar verwachting verder ons sterrenstelsel in bewegen waarbij hun omlooptijd gelijk blijft aan die van de draaiing van de centrale balk.

De onderzoekers ontdekten dat de sterren in de stroom een chemische vingerafdruk dragen, ze zijn rijker aan zwaardere elementen 9astronomen noemen die elementen allemaal metalen). Dit toont aan dat ze zijn weg gereisd van het galactische centrum, waar sterren en stervormend gas ongeveer 10 keer meer metalen bevatten dan in de buitenste delen van ons sterrenstelsel.

Op basis van deze gegevens concludeerde het team dat de balk sinds zijn ontstaan, bestaande uit miljarden sterren en biljoenen zonsmassa, zijn draaiing met minstens 24% heeft vertraagd.

Astrofysici hebben lang vermoed dat de draaiende balk in het centrum van ons sterrenstelsel langzamer gaat maar hebben nu pas bewijs gevonden dat dit gebeurt.

Het tegengewicht dat deze draaiing vertraagt moet donkere materie zijn. Tot nu toe hebben astronomen donkere materie alleen kunnen afleiden door het zwaartekrachtpotentieel van sterrenstelsels in kaart te brengen en de bijdrage van zichtbare materie af te trekken.

Het nieuwe onderzoek met een nieuw type meting van donkere materie. Niet die van zijn zwaartekracht maar van zijn traagheidsmassa (de dynamische respons) die de draaiing van de centrale balk vertraagt.

Volgens de onderzoekers vormen hun bevindingen ook een groot probleem voor alternatieve zwaartekrachttheorieën. Omdat ze geen donkere materie in de halo hebben voorspellen ze geen of aanzienlijk te weinig vertraging van de centrale balk.

Men denkt dat ons sterrenstelsel, net als andere sterrenstelsels, is ingebed in een halo van donkere materie die zich ver buiten de zichtbare rand uitstrekt.

Donkere materie is onzichtbaar en de aard ervan is onbekend maar het bestaan er van wordt afgeleid uit sterrenstelsel die zich gedragen alsof ze aanzienlijk meer massa bevatten dan we kunnen zien. Er wordt gedacht dat er ongeveer vijf keer zoveel donkere materie in het heelal aanwezig is dan zichtbare materie.

Alternatieve zwaartekrachttheorieën zoals aangepaste Newtoniaanse dynamiek verwerpen het idee van donkere materie. In plaats daarvan proberen ze discrepanties te verklaren door Einsteins algemene relativiteitstheorie aan te passen

Ons sterrenstelsel is een balkspiraalvormig sterrenstelsel met een dikke balk van sterren in zijn midden en spiraalarmen die zich naar buiten uitspreiden. Deze balk draait in dezelfde richting als het sterrenstelsel.

Artikel 

 

 

Eerste publicatie: 15 juni 2021
Bron: spacedaily en anderen