De eerste tekenen van donkere materie interactie met een kracht anders dan de zwaartekracht kan zijn gevonden. Tot nu toe werd gedacht dat donkere materie niet interageerde met iets anders dan zwaartekracht, het verdienen van het zijn donkere naam en het maken van de detectie ongelooflijk moeilijk. Maar de ontdekking van een clump achter een sterrenstelsel suggereert dat het misschien niet zo onbewust aan ons universum als we dachten. Durham Universiteitswetenschappers bestudeerden een 'kruimel' van donkere materie die lijkt te zijn achter zijn melkweg - suggereert dat het interactie met zichzelf. In deze Hubble-afbeelding ziet men links van de centrale cluster de achterliggende klomp. De verdeling van donkere materie in de cluster wordt getoond met blauwe contourlijnen. Donkere materie is verwarrend omdat het met niets interageert - inclusief zichzelf. Dit is ondanks het feit dat het lijkt verantwoordelijk te zijn voor 85 procent van de massa van het universum en een waarneembaar effect heeft op sterrenstelsels: zonder donkere materie zouden onze sterrenstelsels uiteen vallen als ze draaien. Afgezien van de zwaartekracht, leek donkere materie gewoon door het universum te gaan zonder interactie met enige andere massa, zoals mensen, planeten of sterren. Nu heeft een internationaal team van onderzoekers aan de Durham University een klomp offset van een sterrenstelsel gevonden door 5000 lichtjaren, wat suggereert dat dat niet het geval is. Wanneer fysici de dynamiek van sterrenstelsels en de beweging van sterren bestuderen, worden ze geconfronteerd met een mysterie. Als ze alleen rekening houden met zichtbare materie, tellen hun vergelijkingen niet op; de elementen die kunnen worden waargenomen zijn niet voldoende om de rotatie van objecten en de bestaande gravitatiekrachten te verklaren. Er ontbreekt iets. Hieruit bleek dat er een onzichtbare materie moet zijn die niet interageert met licht maar als geheel interageert met behulp van de zwaartekracht. 'donkere materie' genoemd, lijkt deze stof 85 procent van de materie in het bekende universum te vormen. Als het gaat om de totale energie in het universum, is het echter een ander verhaal. Astronomen hebben ontdekt dat de totale massa/energie inhoud van het universum is gesplitst in de verhoudingen 68% donkere energie, 27 procent donkere materie en 5 procent 'normale' materie. Donkere energie is een onbekende kracht over de hele kosmos die de expansie van het universum lijkt te versnellen. Dus de 85 procent figuur hierboven heeft alleen betrekking op de fractie van 'materie' die donker is. De ontdekking werd gedaan rond een van de sterrenstelsels in de Abell 3827 cluster, 1,3 miljard lichtjaren afstand. Hier botsen vier sterrenstelsels rond het centrum van de cluster. Het team gebruikte de Europese Zuidelijke Observatoriums (ESO) Very Large Telescope (VLT) in Chili, samen met beelden van Hubble, om Abell 3827 te bekijken. De offset is belangrijk omdat het alleen mogelijk is als donkere materie met zichzelf interageert door andere krachten dan zwaartekracht. Als de deeltjes met elkaar botsen, zou de wrijving van de botsingen de donkere materie vertragen en achter het sterrenstelsel vallen. De aard van die interactie is onbekend; het kan worden veroorzaakt door bekende effecten of een onbekende kracht. Het enige dat op dit moment kan worden gezegd is dat het geen zwaartekracht is. Maar donkere materie is nog nooit eerder waargenomen interactie op enige andere manier dan door de kracht van de zwaartekracht - het maken van de ontdekking van enorme belangstelling. We dachten altijd dat donkere materie gewoon zit rond, zich met zijn eigen zaken bezig te houden, met uitzondering van zijn gravitatie-aantrekkingskracht, zei Dr Richard Massey van Durham University. Maar als donkere materie vertraagd werd tijdens deze botsing, zou het het eerste bewijs kunnen zijn voor rijke natuurkunde in de donkere sector - het verborgen universum om ons heen.En hij voegde eraan toe MailOnline: 'Dit is de eerste keer dat we donkere materie hebben gevangen in de daad van het doen van iets interessants. 'Zodra het duistere universum om ons heen mag interageren, zijn de mogelijkheden voor wat het zou kunnen opstaan rijk en gevarieerd.' Dit beeld van de Nasa/Esa Hubble Space Telescope toont een uitgezoomd uitzicht op de sterrenhoop Abell 3827, 1,3 miljard lichtjaren verderop. De vreemde blauwe structuren rond de centrale sterrenstelsels zijn gravitatief lenzen van een veel verder sterrenstelsel achter de cluster. Hoewel donkere materie niet te zien is, kan het team zijn locatie afleiden met behulp van een techniek die gravitatielens wordt genoemd. De botsing vond plaats direct voor een veel verder verwijderde, niet-verwante bron. De massa donkere materie rond de botsende sterrenstelsels vervormde de ruimte-tijd, die het pad van de lichtstralen van het verre sterrenstelsel afdwaalde - en zijn beeld vervormde tot karakteristieke boogvormen. Ons huidige inzicht is dat alle sterrenstelsels bestaan in klonters van donkere materie, dat is hoe ze in staat zijn om te overleven zonder zichzelf uit elkaar te drijven. Het team gebruikte de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) Very Large Telescope (VLT) in Chili, afgebeeld, samen met afbeeldingen van de Hubble Space Telescope, om de ontdekking te doen. 'We weten dat donkere materie bestaat vanwege de manier waarop het gravitatief interageert, helpen om het universum vorm te geven, maar we weten nog steeds gênant weinig over wat donkere materie eigenlijk is,' zei teamlid Dr Liliya Williams van de Universiteit van Minnesota. 'Onze observatie suggereert dat donkere materie mogelijk in wisselwerking staat met andere krachten dan zwaartekracht, wat betekent dat we een aantal belangrijke theorieën kunnen uitsluiten over wat donkere materie zou kunnen zijn.' De onderzoekers merken op dat er meer onderzoek nodig zal zijn naar andere effecten die ook een vertraging zouden kunnen veroorzaken. Soortgelijke waarnemingen van meer sterrenstelsels en computersimulaties van botsingen in de melkweg zullen moeten worden gemaakt. Dit resultaat volgt op recente bevindingen van het team dat 72 botsingen tussen sterrenstelsels zag en ontdekte dat donkere materie zeer weinig met zichzelf interageert. Deze laatste studie volgt onderzoek door hetzelfde team vorige maand dat vond donkere materie interageert met zichzelf zeer weinig - maar het feit dat het in het geheel interageert is zeer spannend, zei Dr Massey. Getoond is het sterrenstelsel cluster MACS J0416.1+2403 en de donkere materie distributie, weergegeven in het blauw, gebaseerd op de gravitatie interacties. Het nieuwe werk, echter, betreft de beweging van individuele sterrenstelsels, in plaats van clusters van sterrenstelsels. Onderzoekers zeiden dat de botsing tussen deze melkwegstelsels langer had kunnen duren dan de botsingen die in de vorige studie werden waargenomen - waardoor de effecten van zelfs een kleine wrijvingskracht zich in de loop van de tijd konden opbouwen en een meetbare vertraging hadden kunnen creëren. Samen genomen vormen de twee resultaten het gedrag van donkere materie voor de eerste keer. Dr Massey voegde eraan toe: 'We zijn eindelijk van boven naar beneden op donkere materie aan het zoeken - onze kennis uit twee richtingen knijpen.'
Wetenschappers van de Durham Universiteit bestudeerden een 'kruimel' van donkere materie. Het bleek achter te blijven achter het melkwegstelsel waarmee het werd geassocieerd. Dit suggereert dat donkere materiedeeltjes zichzelf kunnen interacteren en vertragen. Het betekent dat donkere materie misschien niet zo onwetend is voor ons universum als we dachten.