Een zwak signaal, verborgen in jaren aan data van een ruimtetelescoop, zou kunnen wijzen op de eerste directe detectie van een donkere materie-deeltje. Deze claim heeft een van de grootste speurtochten in de natuurkunde nieuw leven ingeblazen. Onderzoekers in de Verenigde Staten zeggen dat de afwijking, gezien in waarnemingen van een satelliet die om de aarde draait, overeenkomt met wat theoretici voorspelden voor een deeltje dat axion heet. Als dit wordt bevestigd, zou het een mysterie oplossen dat wetenschappers al tientallen jaren bezighoudt: waaruit ongeveer 27 procent van het universum bestaat.
Een signaal in de ruis
Het team achter de ontdekking analyseerde data van een NASA-röntgentelescoop, gericht op licht van een verre cluster van sterrenstelsels. Ze zagen een onverwachte piek in röntgenemissies, een lichtlijn op een energieniveau dat geen bekend atomair proces kan verklaren. Het patroon, zo stellen ze, is precies wat er zou gebeuren als axionen vervielen tot fotonen in het sterke magnetische veld van de cluster.
Axionen zijn hypothetische deeltjes die extreem licht zijn en slechts zwak wisselwerken met gewone materie. Ze werden voor het eerst voorgesteld in de jaren 1970 om een apart raadsel in de deeltjesfysica op te lossen, maar werden later een belangrijke kandidaat voor donkere materie. In tegenstelling tot de zwaardere deeltjes waar experimenten zoals de Large Hadron Collider naar hebben gezocht, zouden axionen bijna massaloos zijn en zelden tegen iets aanbotsen, waardoor ze ongelooflijk moeilijk te vangen zijn.
Waarom astronomen enthousiast maar voorzichtig zijn
Het nieuwe signaal is niet de eerste keer dat zo'n röntgenlijn is gerapporteerd. Een vergelijkbare detectie werd in 2014 geclaimd, maar andere teams konden het niet reproduceren met andere instrumenten. Deze keer gebruikten de onderzoekers een langere observatieperiode en een gedetailleerdere analyse, wat volgens hen de zaak versterkt. Toch geven ze toe dat het signaal zwak is en een statistisch toeval of het resultaat van een onbekend instrumenteel effect zou kunnen zijn.
Voor de lokale wetenschappelijke gemeenschap zijn de belangen enorm. Donkere materie is nooit direct waargenomen, maar zijn zwaartekracht vormt sterrenstelsels en buigt licht door de kosmos. Het vinden van zelfs één axion zou niet alleen een belangrijke theorie bevestigen, maar ook een nieuw venster openen op het vroege universum. De volgende stap van het team is om andere telescopen op dezelfde cluster te richten om te zien of de lijn opnieuw verschijnt.
Een deur op een kier
De ontdekking, als die standhoudt, zou een keerpunt in de astrofysica markeren. Maar de geschiedenis van onderzoek naar donkere materie ligt bezaaid met veelbelovende signalen die vervaagden onder nauwkeuriger onderzoek. Het huidige resultaat, gepubliceerd in een peer-reviewed tijdschrift, nodigt uit tot verificatie in plaats van viering. Voorlopig houdt het universum zijn geheim, maar de sleutel is misschien eindelijk binnen handbereik.
