Ongekend Einsteinkruis onthult vijfde spookbeeld en een verrassing met donkere materie
Wanneer zwaartekracht – een onzichtbare maar alomtegenwoordige kracht – het licht van verre sterrenstelsels buigt en vervormt, krijgen aardgebonden waarnemers een zeldzame glimp van ongrijpbare kosmische verschijnselen. En hoe vreemder de storing, hoe inzichtelijker de bevinding, zoals een team van astronomen onlangs merkte.
Deze storingen worden formeel Einsteinkruisen genoemd. Wanneer licht van ene verafgelegen sterrenstelsel richting onze observatoria reist, buigt de zwaartekracht van sterrenstelsels dichterbij dat licht, waardoor een afbeelding ontstaat van vier heldere stippen die als een kruis zijn gerangschikt. Maar astronomen ontdekten een Einsteinkruis met een extra vijfde afbeelding die ze niet konden verklaren.
Nadere analyse onthulde dat een “massieve halo van donkere materie” waarschijnlijk de oorzaak is van dit ongewone kosmische patroon, melden de onderzoekers. Hun bevindingen werden op 16 september in The Astrophysical Journal gepubliceerd.
Geen fouten in de data
Zoals bij veel grote ontdekkingen in de astronomie bestudeerde het team aanvankelijk iets anders. In dit geval richtten de onderzoekers de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili op HerS-3, een stoffig sterrenstelsel op 11,6 miljard lichtjaar van de Aarde.
Alles zag er normaal uit totdat er steeds een irritant vijfde object in hun data verscheen. Aanvankelijk vermoedden ze een technisch probleem aan hun kant. Maar hoe hard ze ook probeerden, de vijfde afbeelding bleef maar verschijnen.
“We dachten: ‘Wat is dit in hemelsnaam’”, herinnert Pierre Cox, hoofdauteur van de studie en onderzoeksdirecteur bij het Franse Nationaal Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek, zich in een persbericht. “Het leek op een kruis, en er was een afbeelding in het midden. Ik wist dat ik dat nog nooit eerder had gezien.”
“Ik dacht: ‘Nou, dat hoort niet te gebeuren’”, voegde Charles Keeton, coauteur van de studie en astrofysicus aan de Rutgers University, eraan toe in hetzelfde persbericht. “Je kunt geen vijfde afbeelding in het midden krijgen, tenzij er iets ongewoons aan de hand is met de massa die het licht afbuigt.”
De wetenschap neemt een duistere wending
Later voerden Keeton en zijn collega’s computersimulaties uit van de zwaartekrachtlens die gebruikt werd om dit vijfpuntige Einsteinkruis vast te leggen. Ze waren verbijsterd toen ze ontdekten dat er geen “redelijke configuratie met alleen de vier zichtbare sterrenstelsels” in de data paste.
Tenzij de configuratie een grote, onzichtbare vijfde massa verborg, klopte de afbeelding gewoon niet. Dus deden ze precies dat: ze voegden wat onzichtbare elementen toe.
De onderzoekers voegden specifiek donkere materie op – de “ontbrekende” massa die zogenaamd 85% van het heelal uitmaakt. Er is voldoende bewijs dat donkere materie bestaat, hoewel we die alleen waarnemen via de manier waarop het zichtbare objecten eromheen beïnvloedt.
Toen donkere materie – in dit geval een halo met een massa van enkele biljoenen zonsmassa – eenmaal in de berekening was opgenomen, vielen wiskunde en natuurkunde perfect op één lijn, legde Keeton uit. “Dat is de kracht van modelleren”, voegde hij eraan toe. “Het helpt onthullen wat je niet kunt zien.”
Een ‘natuurlijk laboratorium’
Nadat de verwarring was opgelost, begonnen de onderzoekers serieus onderzoek te doen naar het Einsteinkruis. Zwaartekrachtlensing biedt een zeldzame blik op zowel het achtergrondstelsel als de donkere materie rond de voorgrondstelsels, legden ze uit.
“Dit system is als een natuurlijk laboratorium”, zei Cox. “we kunnen zowel het verre sterrenstelsel als de onzichtbare materie die het licht ervan afbuigt, bestuderen.”
Op dit moment heeft het team verschillende voorspellingen gedaan over de fysica van de betrokken sterrenstelsels, waaronder hun vorm en kinematica. Ze hopen ook kwantificeerbar grenzen te stellen aan de halo van donkere materie en “eventuele bijbehorende stellaire emissie” om “bewijs te leveren voor substructuren”, aldus het artikel.
De techniek van zwaartekrachtlensing biedt een enorm potentieel om de grootste mysteries van het heelal te ontrafelen, waarvan er vele nog verborgen zijn.
Artikel: HerS-3: An Exceptional Einstein Cross Reveals a Massive Dark Matter Halo. P. Cox, K. M. Butler, C. R. Keeton, L. Eid, E. Borsato, T. J. L. C. Bakx, R. Neri, B. M. Jones, P. Prajapati, A. J. Baker, S. Berta, A. Cooray, E. M. Corsini, L. Marchetti, A. Omont, A. Beelen, R. Gavazzi, D. Ismail, R. J. Ivison, M. Krips, M. D. Lehnert, H. Messias, D. Riechers, C. Vlahakis, A. Weiss, P. van der Werf, and C. YangHide full author list
Eerste publicatie: 17 september 2025
Bron: gizmodo & anderen
