Wetenschappers hebben bewijs gevonden dat donkere materie kan worden opgewarmd en verplaatst, als gevolg van stervorming in sterrenstelsels. De bevindingen leveren het eerste observationele bewijs voor het effect dat bekend staat als 'donkere materie verwarming', en nieuwe aanwijzingen geven over waaruit donkere materie bestaat. Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

In het nieuwe werk wetenschappers van de Universiteit van Surrey, Carnegie Mellon University en ETH Zürich gingen op jacht naar bewijs voor donkere materie in de centra van nabijgelegen dwergstelsels. Dwergstelsels zijn klein, zwakke sterrenstelsels die doorgaans worden aangetroffen in een baan rond grotere sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg. Ze kunnen aanwijzingen bevatten die ons kunnen helpen de aard van donkere materie beter te begrijpen.

Men denkt dat donkere materie het grootste deel van de massa van het universum uitmaakt. Omdat het echter niet op dezelfde manier met licht in wisselwerking staat als normale materie, het kan alleen worden waargenomen door zijn zwaartekrachtseffecten. De sleutel tot het bestuderen ervan kan echter liggen in de manier waarop sterren in deze sterrenstelsels worden gevormd.

Wanneer sterren worden gevormd, sterke wind kan gas en stof wegduwen uit het hart van de melkweg. Als resultaat, het centrum van de melkweg heeft minder massa, die van invloed is op hoeveel zwaartekracht wordt gevoeld door de resterende donkere materie. Met minder zwaartekracht, de donkere materie wint aan energie en migreert weg van het centrum, een effect genaamd 'donkere materie verwarming'.

Het team van astrofysici heeft de hoeveelheid donkere materie gemeten in de centra van 16 dwergstelsels met heel verschillende stervormingsgeschiedenissen. Ze ontdekten dat sterrenstelsels die lang geleden geen sterren meer vormen, een hogere dichtheid van donkere materie in hun centrum hebben dan de sterrenstelsels die nu nog steeds sterren vormen. Dit ondersteunt de theorie dat de oudere sterrenstelsels minder opwarming van donkere materie hadden.

Professor Justin Lees, hoofdauteur van de studie en hoofd van de afdeling Natuurkunde aan de Universiteit van Surrey, zei:"We hebben een werkelijk opmerkelijke relatie gevonden tussen de hoeveelheid donkere materie in de centra van deze kleine dwergen, en de hoeveelheid stervorming die ze tijdens hun leven hebben meegemaakt. De donkere materie in het centrum van de stervormende dwergen lijkt te zijn 'opgewarmd' en naar buiten geduwd."

De bevindingen bieden een nieuwe beperking voor modellen van donkere materie:donkere materie moet dwergstelsels kunnen vormen die een reeks centrale dichtheden vertonen, en die dichtheden moeten betrekking hebben op de hoeveelheid stervorming.

Professor Matthew Walker, een co-auteur van de Carnegie Mellon University, toegevoegd:"Deze studie kan het "rokende pistool"-bewijs zijn dat ons een stap dichter bij het begrip van donkere materie brengt. Onze bevinding dat het kan worden verwarmd en verplaatst, helpt bij het motiveren van zoekopdrachten naar een deeltje van donkere materie."

Het team hoopt dit werk uit te breiden door de centrale dichtheid van donkere materie te meten in een grotere steekproef van dwergen, duwen naar nog zwakkere sterrenstelsels, en het testen van een breder scala aan donkere-materiemodellen.