Kosmologen hebben ingezoomd op de kleinste klompjes donkere materie in een virtueel universum - wat ons zou kunnen helpen om het echte ding in de ruimte te vinden.

Een internationaal team van onderzoekers, waaronder de Universiteit van Durham, VK, gebruikte supercomputers in Europa en China om zich te concentreren op een typische regio van een door computers gegenereerd universum.

De zoom die ze konden bereiken is het equivalent van het kunnen zien van een vlo op het oppervlak van de maan.

Hierdoor konden ze gedetailleerde foto's en analyses maken van honderden virtuele donkere materie-klonten (of halo's) van de allergrootste tot de kleinste.

Donkere materiedeeltjes kunnen botsen met donkere materie antideeltjes nabij het centrum van halo's waar, volgens sommige theorieën, ze worden omgezet in een uitbarsting van energetische gammastraling.

Hun bevindingen, gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Natuur , zou kunnen betekenen dat deze zeer kleine halo's in toekomstige waarnemingen kunnen worden geïdentificeerd aan de hand van de straling die ze zouden afgeven.

Co-auteur prof.dr. Carlos Frenk, Ogden hoogleraar fundamentele fysica aan het Instituut voor Computational Kosmologie, aan de Durham-universiteit, VK, zei:"Door in te zoomen op deze relatief kleine halo's van donkere materie, kunnen we de hoeveelheid straling berekenen die naar verwachting zal komen van halo's van verschillende groottes.

"Het grootste deel van deze straling zou worden uitgezonden door halo's van donkere materie die te klein zijn om sterren te bevatten en toekomstige observatoria voor gammastraling zouden deze emissies misschien kunnen detecteren, het individueel of collectief 'zichtbaar' maken van deze kleine objecten.

"Dit zou de veronderstelde aard van de donkere materie bevestigen, die misschien toch niet helemaal donker is."

De meeste materie in het heelal is donker (afgezien van de gammastraling die ze in uitzonderlijke omstandigheden uitzenden) en totaal anders van aard dan de materie waaruit sterren bestaan, planeten en mensen.

Het universum bestaat voor ongeveer 27 procent uit donkere materie en de rest bestaat grotendeels uit de al even mysterieuze donkere energie. normale materie, zoals planeten en sterren, vormt een relatief kleine vijf procent van het heelal.

Sterrenstelsels vormden en groeiden toen gas afkoelde en condenseerde in het centrum van enorme klonten van deze donkere materie - zogenaamde halo's van donkere materie.

Astronomen kunnen de structuur van grote halo's van donkere materie afleiden uit de eigenschappen van de sterrenstelsels en het gas erin.

De grootste halo's bevatten enorme verzamelingen van honderden heldere sterrenstelsels, melkwegclusters genoemd, met een gewicht van 1, 000 biljoen keer meer dan onze zon.

Echter, wetenschappers hebben geen directe informatie over kleinere halo's van donkere materie die te klein zijn om een ​​sterrenstelsel te bevatten. Deze kunnen alleen worden bestudeerd door de evolutie van het heelal te simuleren in een grote supercomputer.

Volgens de huidige populaire wetenschappelijke theorieën over donkere materie die ten grondslag liggen aan het nieuwe onderzoek, wordt aangenomen dat de kleinsten dezelfde massa hebben als de aarde.

De simulaties zijn uitgevoerd met behulp van de supercomputer Cosmology Machine, onderdeel van de DiRAC High-Performance Computing-faciliteit in Durham, gefinancierd door de Science and Technology Facilities Council (STFC), en computers aan de Chinese Academie van Wetenschappen.

Door zo microscopisch in te zoomen op het virtuele universum, de onderzoekers waren in staat om de structuur van halo's van donkere materie te bestuderen, variërend in massa van die van de aarde tot een grote cluster van sterrenstelsels.

Verrassend genoeg, ze ontdekten dat halo's van alle groottes een zeer vergelijkbare interne structuur hebben en extreem dicht zijn in het midden, steeds meer verspreid, met kleinere klonten in een baan in hun buitenste regionen.

De onderzoekers zeiden dat het zonder een meetschaal bijna onmogelijk was om een ​​beeld te onderscheiden van een halo van donkere materie van een enorm sterrenstelsel van een halo met een massa die een fractie van die van de zon is.

Co-auteur professor Simon White, van het Max Planck Instituut voor Astrofysica, Duitsland, zei:"We verwachten dat kleine halo's van donkere materie extreem talrijk zullen zijn, die een substantieel deel van alle donkere materie in het heelal bevat, maar ze zouden gedurende de hele kosmische geschiedenis grotendeels donker blijven omdat sterren en sterrenstelsels alleen groeien in halo's die meer dan een miljoen keer zo massief zijn als de zon.

"Ons onderzoek werpt licht op deze kleine halo's terwijl we proberen meer te weten te komen over wat donkere materie is en de rol die het speelt in de evolutie van het universum."