Al miljarden jaren wordt een oude sterrenhoop langzaam uit elkaar getrokken, waardoor een zwak, smal lint door de ruimte achterblijft. Die delicate structuur is nu de eerste sterrenstroom van zijn soort ooit buiten de Melkweg gevonden, wat astronomen een nieuwe manier geeft om donkere materie te onderzoeken.
Een internationaal team, waaronder onderzoekers van Northwestern University in de Verenigde Staten, spotte het spookachtige lint rond een ver sterrenstelsel. De ontdekking, gepubliceerd op 12 augustus in het tijdschrift Nature, biedt een nieuw instrument voor het bestuderen van de onzichtbare substantie die het grootste deel van de massa van het universum uitmaakt.
Een zwak spoor dat miljarden jaren nodig had om te vormen
Bolvormige sterrenhopen zijn dichte bollen van sterren die bij elkaar worden gehouden door zwaartekracht. Wanneer zo'n hoop om zijn gaststerrenstelsel draait, kan de zwaartekracht van het stelsel langzaam sterren losrukken. Die sterren verspreiden zich niet willekeurig. In plaats daarvan blijven ze bijna hetzelfde pad volgen, waardoor lange, dunne stromen ontstaan die de zwaartekrachten die ze hebben ervaren vastleggen.
Astronomen hebben tientallen van zulke stromen binnen de Melkweg gevonden. Maar tot nu toe was er geen enkele in een ander sterrenstelsel gedetecteerd. Deze structuren zijn zo zwak dat ze meestal verdwijnen in de gloed van hun gaststerrenstelsels.
De nieuw geïdentificeerde stroom is de eerste sterrenstroom van een bolvormige sterrenhoop die ooit buiten ons sterrenstelsel is waargenomen. De ontdekking bevestigt een lang bestaande voorspelling en opent een nieuw venster voor het bestuderen van donkere materie.
Zwaartekracht lezen door sterrenlicht
Door de vorm van de stroom te analyseren, reconstrueerden de onderzoekers het zwaartekrachtveld van het gaststerrenstelsel. Dat stelde hen in staat om te schatten hoeveel donkere materie het sterrenstelsel omringt en hoe die is verdeeld.
"De sterren in een sterrenstroom reizen allemaal langs bijna dezelfde baan, en die baan wordt gevormd door de zwaartekracht van het sterrenstelsel," zei Tjitske Starkenburg, een coauteur van de studie van Northwestern. "Door die zwaartekracht te modelleren, kunnen we de totale massa van het sterrenstelsel schatten. We weten al ongeveer hoeveel van die massa afkomstig is van zichtbare materie zoals sterren, dus de rest moet donkere materie zijn."
De studie werd mede geleid door Julie Kiel Holm van de Universiteit van Kopenhagen en Sarah Pearson van de Technische Universiteit van Denemarken. Starkenburg, een expert in extragalactische astronomie, werkt bij het Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics van Northwestern.
Donkere materie blijft een van de grootste onbeantwoorde vragen in de astrofysica. Het zendt geen licht uit, absorbeert het niet en reflecteert het niet, maar het oefent wel zwaartekracht uit en vormt de beweging van sterrenstelsels. De nieuwe methode zou wetenschappers uiteindelijk kunnen helpen om donkere materie in kaart te brengen in veel verschillende sterrenstelsels en door het hele universum.
De ontdekking laat zien dat zelfs de zwakste structuren in de kosmos diepgaande informatie kunnen dragen. Een lint van sterren, uitgerekt over eonen, dient nu als een meetbaar spoor van de onzichtbare krachten die sterrenstelsels beheersen.
