Wetenschappers hebben de grootste kaart van donkere materie ooit gemaakt

​Onderzoekers van de Dark Energy Survey (DES) hebben de mensheid gisteren een stapje dichter bij het begrip rond donkere materie gebracht. Zij hebben een kaart met donkere materie gepresenteerd op de bijeenkomst van de American Physical Society in Baltimore. Het is de eerste kaart van een reeks die gepresenteerd gaat worden. De onderzoekers hopen dat dit werk hen in staat gaat stellen om de rol van donkere materie in de vorming van ons sterrenstelsel te begrijpen.

Ook al bestaat ons heelal voor 85 procent uit donkere materie, is er nog maar heel erg weinig over bekend. De gepresenteerde kaart is tot nu toe de grootste aaneengesloten kaart ooit gemaakt. De kaart is gemaakt met een Dark Energy Camera, een 570 megapixel apparaat en daarmee een van 's werelds meest krachtige digitale camera's. Het is het primaire instrument voor beeldvorming van de Dark Energy Survey.

Het maken van een kaart van donkere materie is geen makkelijke klus. Een team van de Universiteit van Manchester, onder leiding van astrofysicus Sarah Bridle, heeft de laatste twee jaar doorgebracht met het zorgvuldig vastleggen van de gegevens die nodig zijn om de kaart te maken.

"We hebben 130 miljoen beelden van de hemel geschoten en die vervolgens geanalyseerd," zei Bridle via de telefoon. "We hebben alle pixels in het beeld moeten analyseren voordat we ze in kaart konden brengen. Vervolgens hebben we een kaart vormgegeven waarin de locatie van de pixels gerelateerd is aan een locatie in de hemel. Vervolgens hebben we een model ontworpen van hoe we denken dat de melkweg er op basis van deze gegevens uit ziet."

Het meten van sterrenstelsels is een proces wat zowel complex als tijdrovend is. Volgens een publicatie van de onderzoekers moet een aantal van 's werelds grootste supercomputers worden ingezet om de uitdaging aan te gaan. "Voor iedere nieuwe catalogus die gemaakt wordt is immens veel rekenkracht nodig. Die supercomputers hebben een vermogen wat te vergelijken is met de rekenkracht van zo'n 500 normale desktop computers die twee weken draaien."

Het is een gigantische taak, maar de resultaten zijn gelukkig veelbelovend. Bridle merkte op dat door deze kaart onderzoekers kunnen kijken naar waar donkere materie zich in het sterrenstelsel bevind. Met die informatie kunnen zij uitproberen en onderzoeken hoe een sterrenstelsel ontstaan zou kunnen zijn. "Over het algemeen is het kijken naar donkere materie op zich al fantastisch, aangezien ons heelal er voor 85 procent uit bestaat. We weten niet wat het is en het is moeilijk waarneembaar, dus het is geweldig dat we nu een kaart hebben.," zegt Bridle. Daarnaast merkt ze ook nog op dat de kaart meer inzicht kan geven over donkere energie.

Donkere materie kan niet worden gedetecteerd met astronomische instrumenten want het stoot geen licht uit, en neemt ook geen licht op, zegt Bridle. Door middel van 'gravitational lensing' hebben de onderzoekers toch een manier gevonden om een kaart van donkere materie te maken. Deze studie toont de vervorming die optreedt wanneer de zwaartekracht van donkere materie het licht om buigt van verre sterrenstelsels.

"Donkere materie zou net zo goed transparante materie genoemd kunnen worden - net als een glas water bijvoorbeeld. Het glas en het water zijn transparant, maar je kunt het wel zien dat ze bestaan. Je ziet ze, omdat zowel het glas als het water invloed hebben op het beeld van de achtergrond van de objecten. Ze 'verstoren,' ons zicht. Op precies die manier kijken wij naar de vormen van het heelal. We zien dat er verstorende effecten optreden door het effect van gravitational lensing op donkere materie," legt Bridle uit.

The Dark Energy Survey is ingesteld op een looptijd van vijf jaar in totaal. Dit geeft de onderzoekers de tijd om komende drie jaar gegevens te verzamelen.

"Momenteel zijn we een paar duizend vierkante meter aan het analyseren dus er zullen meer gegevens volgen. Het kostte ons twee jaar om tot dit punt te komen dus ik ben benieuwd hoe lang het nog duurt voordat we de volgende kaart hebben. Het streven is naar een kaart die 30 keer zo groot is als de huidige," zegt Bridle, eraan toevoegend dat dat nog maar een achtste van onze hemel is.