Grote, donkere sterrenstelsels bestaan waarschijnlijk toch niet

Astronomen hebben na een nieuwe analyse van bestaande Hubble-data vastgesteld dat het uiterst lichtzwakke sterrenstelsel Dragonfly44 veel minder sterrenhopen in de omringende halo van donkere materie heeft dan in 2016 is gemeld. Omdat het aantal bolhopen een goede indicator is voor de hoeveelheid donkere materie, is dit zogeheten ultradiffuse stelsel eerder een gewoon dwergsterrenstelsel, met de bijbehorende hoeveelheid donkere materie, dan een stelsel van Melkweg-achtige omvang dat vrijwel geheel uit donkere materie zou bestaan.

Het onderzoeksresultaat, onder leiding van de Groningse promovendus Teymoor Saifollahi, is geaccepteerd voor publicatie in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

In 2015 vonden astronomen van Yale University in de VS onder leiding van de Nederlandse astronoom Pieter van Dokkum vele zeer lichtzwakke sterrenstelsels in de Comacluster, een groep van duizenden sterrenstelsels op een afstand van 300 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Haar van Berenice. Het vreemde aan de stelsels was dat ze soms groter leken dan de Melkweg, maar 100 tot 1000 keer zo weinig licht bevatten.

Nadat de massa van de grootste stelsels was gemeten, bleken ze een hoeveelheid donkere materie te hebben die normaal is in dwergstelsels. Alleen het grootste stelsel, Dragonfly44 (DF44), bleef een uitzondering. Dezelfde groep van Yale University gebruikte in 2016 en 2017 verschillende methoden om de donkere materie in DF44 te bepalen en vond een hoeveelheid die gelijk is aan die van de Melkweg. Daarmee zou DF44 voor 99,99% uit de raadselachtige donkere materie bestaan, en voor slechts een honderdste procent uit zichtbare sterren. Ze trokken die conclusie op basis van het aantal bolvormige sterrenhopen rond het stelsel, dat bepalend is voor de grootte van de halo van donkere materie.

Het team onder leiding van Teymoor Saifollahi telde in een nieuwe, nauwkeuriger analyse het aantal bolhopen rond DF44 en kwam op een veel lager aantal uit. Het aantal dat Saifollahi en collega’s telde impliceert een lagere massa en een tien keer kleinere hoeveelheid donkere materie in DF44, vergelijkbaar met de hoeveelheid in dwergsterrenstelsels.

Saifollahi: “Dragonfly44 was al die jaren een buitenbeentje dat niet verklaard kon worden met bestaande modellen voor stervorming. Ook kon het niet worden geproduceerd in kosmologische simulaties. Nu weten we dat het resultaat niet klopte en dat DF44 een gewoon dwergstelsel is. Waarschijnlijk zijn alle ultradiffuse sterrenstelsels zo.”