Ruimtetelescoop traceert deel verborgen kosmische materie
Astronomen van het Nederlands ruimteonderzoeksinstituut SRON hebben een deel van de verborgen materie in het heelal gevonden. Het bestaan van de materie, een heet ijl gas dat verspreid door het heelal hangt als strengen van een kosmisch web, is al 10 jaar een theorie. Met behulp van de voor röntgenstraling gevoelige ruimtetelescoop XMM-Newton en door een slimme gedachte van SRON-astronoom Norbert Werner, lukte het de verborgen materie daadwerkelijk te zien. De onderzoekers publiceerden hun ontdekking recent samen met hun Duitse collega’s in het vakblad Astronomy and Astrophysics.
Hoe ver onze astronomische kennis ook reikt, van het allergrootste deel van het heelal hebben we geen flauw idee wat we ons erbij voor moeten stellen. Zo’n 72 procent van het heelal is raadselachtige donkere energie, ongeveer 23 procent de al even mysterieuze donkere materie. Slechts 5 procent van het heelal bestaat uit materie zoals wij dat kennen: protonen en neutronen die samen met elektronen atomen vormen waaruit sterren, planeten en het leven daarop opgebouwd zijn. SRON-astronoom Jelle Kaastra: ‘Maar als we nu al die sterren, planeten en het gas daartussen bij elkaar optellen, komen we slechts tot de helft van die 5 procent. De rest is simpelweg zoek.’
Toch bestond er een vermoeden waar die verborgen materie zich zou kunnen bevinden. Kaastra: ‘Volgens de theorieën is materie verdeeld door het heelal als een web van draadachtige structuren van ijl gas en donkere materie: het kosmisch web.’ Tussen de draden zitten holtes die door het uitdijen van het heelal steeds groter worden. Op de knooppunten van het web is de dichtheid het grootst en daar ontstaan dan ook de grootste structuren van het heelal: clusters van sterrenstelsels.
Heet en ijl gas
‘Doordat het gas in de draden zo ijl en zo heet is, leek waarnemen onmogelijk en bleef het grootste deel van het kosmisch web vooralsnog theorie’, aldus Kaastra. Dat bleef zo totdat promovendus Norbert Werner op het idee kwam de röntgensatelliet XMM-Newton te richten op twee clusters van sterrenstelsels die vanuit ons perspectief op één lijn staan. ‘De clusters Abell 222 en Abell 223 staan precies zo dat ik, als er heet gas tussen zou hangen, met XMM-Newton zo veel mogelijk in één keer in mijn blikveld had en het dus zou moeten zien.’
De plaatjes die XMM-Newton ervan maakte, spraken boekdelen. ‘De verbinding tussen de clusters die we zien in de waarnemingen is zeer waarschijnlijk het heetste en dichtste deel van het ijle gas waaruit het kosmisch web is opgebouwd’, vertelt Norbert Werner. ‘Daarmee hebben we waarschijnlijk de protonen en neutronen die we kwijt waren gevonden en in principe de hoeveelheid materie in het heelal die we thuis kunnen brengen verdubbeld.’
De astronomen zetten hun zoektocht voort. Jelle Kaastra: ‘Het is nu zaak om nog meer van deze clusters te zoeken die zo handig op één lijn staan.’ Intussen werken ruimteonderzoekers in de laboratoria van SRON aan nieuwe ultragevoelige röntgensensoren, die op een toekomstige ruimtetelescoop het kosmisch web waarvan we nu nog maar één draad hebben gezien, verder moeten ontwarren.
XMM-Newton is de röntgentelescoop van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA; hij werd in 1999 in de ruimte gebracht. SRON bouwde voor XMM-Newton de reflectietraliespectrometer, een instrument dat de röntgenstraling uit het heelal tot in detail ontrafelt en analyseert.
De resultaten van het onderzoek zijn recent verschenen in het tijdschrift Astronomy and Astrophysics met de titel ‘Detection of hot gas in the filament connecting the clusters of galaxies Abell 222 and Abell 223’ . Aan het onderzoek werkten mee Norbert Werner en Jelle Kaastra van SRON, Alexis Finoguenov, Aurora Simionescu en Hans Böhringer van het Max Planck Institut für Extraterrestrische Physik, Jörg Dietrich van de European Southern Observatory (ESO) en Jacco Vink van de Universiteit Utrecht.
Op http://www.mpa-garching.mpg.de/galform/data_vis/#flying_filament staan animaties over deze verborgen kosmische materie.
