Momenteel, de vorming van sterrenstelsels is moeilijk te begrijpen zonder de aanwezigheid van een alomtegenwoordige, maar mysterieuze component, donkere materie genoemd. Astronomen hebben gemeten hoeveel donkere materie er rond sterrenstelsels is, en hebben ontdekt dat het varieert tussen 10 en 300 keer de hoeveelheid zichtbare materie. Echter, een paar jaar geleden, de ontdekking van een zeer diffuus object, genaamd Dragonfly 44, veranderde deze visie. Er werd ontdekt dat dit sterrenstelsel 10, 000 keer meer donkere materie dan de sterren. Teruggenomen door deze bevinding, astronomen hebben zich ingespannen om te zien of dit object echt abnormaal is, of er iets mis is gegaan bij de analyse van de waarnemingen. Nu hebben we het antwoord.

Een internationaal team onder leiding van het Kapteyn Instituut van de Rijksuniversiteit Groningen (Nederland), met deelname van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en de Universiteit van La Laguna (ULL), heeft ontdekt dat het totale aantal bolvormige sterrenhopen rond Dragonfly 44 en, daarom, het gehalte aan donkere materie, is veel minder dan eerdere bevindingen hadden gesuggereerd, wat aantoont dat dit sterrenstelsel niet uniek of abnormaal is. Het resultaat is onlangs gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society (MNRAS).

Het sterrenstelsel Dragonfly 44 werd ontdekt in een diep onderzoek van het Coma-cluster, een cluster met enkele duizenden sterrenstelsels. Vanaf het begin, de melkweg werd door de onderzoekers als opmerkelijk beschouwd omdat de hoeveelheid donkere materie die ze afleidden bijna net zo groot was als die in de Melkweg, het equivalent van een miljard zonsmassa's.

Echter, in plaats van ongeveer honderdduizend miljoen sterren te bevatten, net als de Melkweg, DF44 heeft slechts honderd miljoen sterren, duizend keer minder. Dit betekent dat de hoeveelheid donkere materie tienduizend keer groter was dan die van zijn sterren. Als dit waar was geweest, het zou een uniek object zijn geweest, met bijna 100 keer zoveel donkere materie als verwacht op basis van het aantal sterren.

Hoe dan ook, door een uitgebreide analyse van het systeem van bolvormige sterrenhoop rond Dragonfly 44, de onderzoekers hebben ontdekt dat het totale aantal bolvormige sterrenhopen slechts 20 is, en dat de totale hoeveelheid donkere materie ongeveer 300 keer die van de lichtgevende materie is, wat betekent dat het niet ver buiten de normale waarde voor dit type sterrenstelsels ligt.

"Het feit dat we in ons werk slechts 20 bolvormige sterrenhopen hebben gevonden, vergeleken met de 80 eerder beweerde, vermindert drastisch de hoeveelheid donkere materie die de melkweg zou bevatten, " legt Ignacio Trujillo uit, een IAC-onderzoeker en een co-auteur van het artikel. "Bovendien, met het aantal bolvormige sterrenhopen dat we vonden, de hoeveelheid donkere materie in Dragonfly 44 komt overeen met wat verwacht wordt voor dit type sterrenstelsels. De verhouding tussen zichtbare en donkere materie is niet langer 1 op 10, 000 maar één op 300, ", voegt Trujillo toe.

"Dragonfly 44 is al die jaren een anomalie geweest die niet kon worden verklaard met de bestaande modellen voor de vorming van sterrenstelsels. Nu weten we dat de eerdere resultaten verkeerd waren en dat DF44 niet buitengewoon is. Het is tijd om verder te gaan, " wijst op Teymoor Saifollahi, onderzoeker aan het Kapteyn Instituut en de eerste auteur van het artikel.

"Ons werk laat zien dat dit sterrenstelsel niet zo uniek of onverwacht is. Op die manier kunnen de modellen van de vorming van sterrenstelsels het verklaren zonder dat er aanpassingen nodig zijn, " zegt Michael A. Beasley, een andere IAC-onderzoeker, specialist in bolvormige sterrenhopen, en een co-auteur van het artikel.

Het totale aantal bolvormige sterrenhopen is gerelateerd aan de totale massa van een sterrenstelsel. Dus, als het aantal bolhopen wordt gemeten, de hoeveelheid donkere materie kan worden gevonden, vooral als de hoeveelheid zichtbare materie maar een klein deel van het totaal is.

"Echter, we hebben geen fysieke verklaring voor deze relatie tussen het totale aantal bolvormige sterrenhopen en de totale massa van de melkweg. Dit is puur observationele kennis. Het kan zijn dat het te maken heeft met de hoeveelheid van het oorspronkelijke gas waaruit de sterren, en de bolhopen zelf, hebben gevormd. Hoe meer donkere materie er in een melkwegstelsel is, hoe meer gas het bevat, " stelt Johan H. Knapen voor, een IAC-onderzoeker en ook een co-auteur van het artikel.