Hoewel het heelal grotendeels uit donkere materie zou bestaan, zijn daar nog steeds geen harde bewijzen voor. Zitten de experts er helemaal naast?

“Stel, je roert in een pan met soep – en je ziet ineens dat de soep bij de wand van de pan veel sneller in het rond beweegt dan jij roert. Sterker nog: de soep gaat zo snel dat hij eigenlijk uit de pan zou moeten klotsen – maar dat doet-ie niet. Er is dus én iets wat ervoor zorgt dat de soep veel sneller beweegt dan je zou verwachten, én iets wat hem desondanks in de pan houdt.”

Naar sterrenstelsels turen

Nee, dit is geen fragment uit MasterChef Australië, maar uit een praatje van de Amerikaanse astronoom Sophia Gad-Nasr. Ze schetst hier een van de grote problemen waar sterrenkundigen mee worstelen – zij het dat die niet in pannen soep, maar naar sterrenstelsels kijken.

Van deze enorme schijven, die uit honderden miljarden sterren kunnen bestaan, kun je bepalen hoeveel ze in totaal wegen. Op basis daarvan kun je dan weer berekenen hoe snel de sterren in zo’n stelsel in het rond zouden moeten bewegen. Maar, zo blijkt: de sterren aan de buitenkant gaan veel sneller dan deze berekening voorschrijft – terwijl ze om de een of andere reden toch niet uit de bocht vliegen.

De zoektocht naar donkere materie

Een mogelijke oplossing van dit mysterie is dat sterrenstelsels veel meer wegen dan we denken dat ze doen, doordat ze grote hoeveelheden materie bevatten die we niet kunnen zien. Die ‘onzichtbare’ materie zou er dan voor zorgen dat de buitenste sterren veel sneller bewegen, maar toch niet uit de bocht vliegen. Bovendien wijzen ook andere waarnemingen op het bestaan van deze zogenoemde donkere materie: hij beïnvloedt bijvoorbeeld de bewegingen binnen hele groepen sterrenstelsels en heeft zijn sporen achtergelaten in het eerste licht dat het heelal ooit uitzond, 380.000 jaar na oerknal.

Het lastige aan deze ‘oplossing’ is dat hij vooral allerlei nieuwe vragen oproept. We weten inmiddels weliswaar vrij zeker dat er bijna zes keer zoveel donkere materie is als gewone materie, maar niet waar die donkere materie nu eigenlijk uit bestaat.

Astronomen dáchten wel lange tijd dat ze op het goede spoor zaten – maar nu na decennia aan experimenten en waarnemingen nog steeds geen teken van de donkere materie is gevonden, begint de twijfel toe te slaan. En rijst de vraag: hoe gaan we de zoektocht naar donkere materie de komende jaren vormgeven? Moeten we stug doorgaan op de ingeslagen weg, of wordt het tijd voor een nieuwe richting?

Dit is het begin van het artikel ‘Duister mysterie’ te vinden in KIJK 3/2019. Deze editie ligt vanaf 21 februari in de schappen tot en met 20 maart.

Meer informatie:

• TED-Ed: Donkere materie: De materie die we niet kunnen zien – James Gillies
• Scientific American: Is dark matter real?
• Universiteit van Nederland: Wat maakt donkere materie zo spannend?

Tekst: Jean-Paul Keulen

Beeld: NASA/ESA/STSCI, CFHT, NOAO/AURA/NSF

Heb jij de KIJK 50 jaar-special al met daarin de spannendste, opmerkelijkste en grappigste verhalen uit de lange geschiedenis van het blad? Zo niet, dan kun je hem nu in onze webshop bestellen!