Met behulp van gegevens van de Gaia-satelliet van de European Space Agency hebben onderzoekers van de Universiteit van Zürich in Zwitserland ontdekt dat donkere materiedeeltjes óf heel licht moeten zijn, met een massa van minder dan een miljardste van die van een proton, óf heel zwaar moeten zijn, met een massa meer dan 100 biljard maal die van een proton.

Dit is een belangrijke doorbraak, aangezien eerdere schattingen van de massa van donkere materie varieerden van zo licht als een enkel atoom tot zo zwaar als een kleine planeet.

"Onze bevindingen sluiten een groot deel van het voorheen toegestane massabereik voor donkere materiedeeltjes uit", zegt Dr. Ana Bonaca, hoofdauteur van de studie, die werd gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters.

"Dit is een belangrijke stap voorwaarts in ons begrip van deze mysterieuze substantie."

Er wordt aangenomen dat donkere materie ongeveer 27% van het heelal uitmaakt, maar deze is nooit rechtstreeks gedetecteerd. Wetenschappers geloven dat het een soort materie is die geen interactie heeft met de krachten die we kennen, behalve de zwaartekracht.

Dit betekent dat het onzichtbaar is voor onze telescopen en zeer moeilijk te bestuderen is.

Wetenschappers kunnen echter het bestaan ​​van donkere materie afleiden uit de zwaartekrachteffecten op zichtbare materie. Er wordt bijvoorbeeld gedacht dat donkere materie verantwoordelijk is voor de rotatiecurven van sterrenstelsels, waaruit blijkt dat sterrenstelsels sneller roteren dan ze zouden moeten als ze alleen uit zichtbare materie zouden bestaan.

De Gaia-satelliet is een ruimtevaartuig dat in 2013 werd gelanceerd om de posities, afstanden en bewegingen van sterren in onze Melkweg te meten. De gegevens van Gaia hebben wetenschappers in staat gesteld de verspreiding van donkere materie in de Melkweg met ongekende nauwkeurigheid in kaart te brengen.

Met deze kaart hebben onderzoekers van de Universiteit van Zürich voor het eerst het massabereik van donkere materiedeeltjes kunnen berekenen.

"Onze bevindingen zijn gebaseerd op de veronderstelling dat donkere materie uit één enkel type deeltje bestaat", zegt Dr. Bonaca.

"Als donkere materie feitelijk uit meerdere soorten deeltjes bestaat, zou het massabereik anders kunnen zijn."

De onderzoekers hopen dat hun bevindingen de zoektocht naar donkere materie zullen helpen beperken en uiteindelijk tot directe detectie ervan zullen leiden.