Wetenschappers proberen de onzichtbare en hypothetische ‘donkere materie’ te begrijpen - het spul waarvan we weten dat het bestaat door af te leiden van de zwaartekracht ervan op de materie die we kan zien. Maar een nieuwe studie voorspelt dat sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg ook een schijf van donkere materie. Met behulp van de resultaten van een supercomputersimulatie zeggen wetenschappers van de Universiteit van Zürich en de Universiteit van Central Lancashire dat als donkere materie in feite als een schijf in een melkwegstelsel zit, het natuurkundigen in staat zou kunnen stellen de aard van donkere materie direct te detecteren en te identificeren de eerste keer.
Natuurkundigen geloven dat donkere materie 22% van de massa van het heelal uitmaakt (vergeleken met de 4% normale materie en 74% de mysterieuze 'donkere energie' omvat). Maar ondanks de alomtegenwoordige invloed weet niemand zeker waar donkere materie uit bestaat.
Deze â € ˜standaardâ € ™ theorie van donkere materie is gebaseerd op supercomputersimulaties die de zwaartekrachtinvloed van alleen de donkere materie modelleren. Het nieuwe werk omvat de zwaartekrachtsinvloed van de sterren en het gas waaruit ook onze Melkweg bestaat.
Men denkt dat sterren en gas zich al heel vroeg in het leven van het heelal in schijven hebben gevestigd en dit had invloed op hoe kleinere halo's voor donkere materie werden gevormd. De resultaten van het team suggereren dat de meeste brokken donkere materie in onze omgeving samensmolten tot een halo rond de Melkweg. Maar de grootste klonten werden bij voorkeur naar de galactische schijf gesleept en vervolgens uit elkaar gescheurd, waardoor een schijf van donkere materie in onze Melkweg ontstond.
â € œDe donkere schijf heeft maar ongeveer de helft van de dichtheid van de halo voor donkere materie, en daarom heeft niemand hem eerder gezien, â € zei hoofdauteur Justin Read. â € œMaar ondanks de lage dichtheid heeft de schijf, als hij bestaat, dramatische gevolgen voor de detectie van donkere materie hier op aarde.â €
De aarde en de zon bewegen zich met zo'n 220 kilometer per seconde langs een bijna cirkelvormige baan rond het centrum van onze Melkweg. Omdat de halo voor donkere materie niet roteert, voelt het vanuit een op de aarde gebaseerd perspectief alsof er een â € ˜windâ € ™ van donkere materie met hoge snelheid naar ons toe stroomt. Daarentegen is de â € fromwindâ € ™ van de donkere schijf veel langzamer dan van de halo omdat de schijf meedraait met de aarde.
â € œHet is alsof je in je auto op de snelweg zit te rijden met honderd kilometer per uurâ €, zei teamlid Dr. Victor Debattista. â € œHet voelt alsof alle andere auto's stilstaan omdat ze met dezelfde snelheid rijden.â €
Deze overvloed aan donkere materiedeeltjes met lage snelheid, zegt het wetenschappelijke team, zou een echte zegen kunnen zijn voor onderzoekers omdat ze eerder een reactie opwekken in donkere materiedetectoren dan snel bewegende deeltjes. â € œDe huidige detectoren kunnen deze langzaam bewegende deeltjes niet onderscheiden van andere achtergrond â € ˜geluidenâ € ™, â € zei prof. Laura Baudis, een medewerker van de Universiteit van Zürich en een van de hoofdonderzoekers van het XENON-experiment voor directe detectie, dat is bevindt zich in het ondergrondse laboratorium Gran Sasso in Italië. â € œMaar de XENON100-detector die we nu inschakelen, is veel gevoeliger. Voor veel populaire kandidaten voor donkere materiedeeltjes zal het iets kunnen zien als het er is.â €
Als dat zo is, is het mogelijk dat de donkere schijf in de zeer nabije toekomst direct kan worden gedetecteerd.
Bronnen: Monthly Notices paper, Royal Astronomical Society
