Astronomen hebben met behulp van de James Webb Space Telescope (JWST) de meest gedetailleerde kaart tot nu toe gemaakt van de verspreiding van donkere materie over een uitgestrekt gebied van het universum. De nieuwe waarnemingen onthullen de onzichtbare ‘steigers’ die de vorming van sterrenstelsels en de grootschalige structuur van de kosmos bepalen. Deze doorbraak is afhankelijk van het waarnemen hoe de zwaartekracht van donkere materie de ruimte rond zichtbare materie vervormt.
Het onzichtbare universum onthuld
Donkere materie, die grofweg 85% van alle materie in het universum uitmaakt, heeft geen interactie met licht, waardoor het onmogelijk is om rechtstreeks te zien. In plaats daarvan volgen wetenschappers de aanwezigheid ervan door de manier waarop het het licht van verre sterrenstelsels afbuigt – een fenomeen dat bekend staat als zwaartekrachtlensing – en hoe het de beweging van zichtbare materie beïnvloedt.
Het onderzoek, gepubliceerd in Nature Astronomy, concentreerde zich op een stukje hemel in het sterrenbeeld Sextans. Onderzoekers hebben 255 uur JWST-observatietijd aan dit gebied besteed en bijna 800.000 sterrenstelsels geïdentificeerd. Dit is tien keer meer dan telescopen op de grond eerder in hetzelfde gebied hebben gedetecteerd en bijna het dubbele van het aantal dat Hubble heeft waargenomen. Door deze sterrenstelsels in kaart te brengen, konden onderzoekers de onderliggende verspreiding van donkere materie traceren.
Van oerknal tot vorming van sterrenstelsels
De kaart bevestigt dat donkere materie niet gelijkmatig over het universum is verspreid. In plaats daarvan vormt het een complex netwerk van filamenten en holtes, waar de zwaartekracht materie samentrekt. In het vroege heelal begon donkere materie eerst te klonteren, waardoor zwaartekrachtbronnen ontstonden die later gewone materie aantrokken. Zonder deze klonten donkere materie zou het universum waarschijnlijk veel homogener zijn, met veel minder sterrenstelsels en sterren.
“Deze kaart levert sterker bewijs dat we zonder donkere materie misschien niet de elementen in onze Melkweg hebben die het mogelijk maken dat er leven ontstaat”, legt co-auteur Jason Rhodes uit.
Dit onderzoek benadrukt dat sterrenstelsels niet zomaar vormen ; ze zijn gebouwd op een reeds bestaand raamwerk van donkere materie. De dichtere gebieden van donkere materie trokken gas en stof aan, waardoor uiteindelijk de vorming van sterren ontstond en de structuren ontstonden die we vandaag de dag zien.
Implicaties voor de kosmologie
Dankzij de ongekende resolutie van de JWST kunnen wetenschappers kosmologische modellen met grotere nauwkeurigheid dan ooit tevoren testen. Toekomstige studies die deze aanpak gebruiken, zullen ons begrip van de eigenschappen van donkere materie en haar rol in de evolutie van het universum verfijnen. Deze gedetailleerde kaart biedt een uniek kijkje in de onzichtbare krachten die onze kosmos vormgeven en verdiept onze kennis over hoe het universum is ontstaan zoals het is.
