Het overgrote deel van alle materie in het heelal bestaat uit zogenoemde donkere materie. Dit is alleen nog nooit rechtstreeks waargenomen. Hoe weten we dan dat het bestaat?

Volgens kosmologen bestaat meer dan 80 procent van alle materie in het heelal uit onzichtbare deeltjes die anders zijn dan alle deeltjes die we kennen. Deze ‘donkere materie’ is nog nooit rechtstreeks waargenomen. Ook zijn er nog nooit in een deeltjesversneller deeltjes geproduceerd met dezelfde eigenschappen als donkere materie. Toch zijn de meeste natuur- en sterrenkundigen ervan overtuigd dat de duistere deeltjes echt bestaan. Hoe weten ze dat zo zeker?

Lees ook:

• Hoe en wanneer zijn de ringen van Saturnus ontstaan?
• Welke ster is het helderst?

Kosmische achtergrondstraling

Dat komt doordat we donkere materie weliswaar niet rechtstreeks zien, maar wel de effecten ervan waarnemen. Zo bewegen de sterren aan de buitenkant van schijfvormige sterrenstelsels veel sneller dan je zou verwachten op basis van de hoeveelheid zichtbare materie in die stelsels. Sterker nog, ze bewegen zo snel dat ze normaal gesproken uit die stelsels zouden moeten worden geslingerd. Dat dit niet gebeurt, komt vermoedelijk doordat rond die stelsels een krans van donkere materie zit, die de buitenste sterren via de zwaartekracht in het gareel houdt.

Daarnaast zien we de effecten van donkere materie ook op veel grotere schaal, bijvoorbeeld in de kosmische achtergrondstraling. Dat is de straling die kort na de oerknal is ontstaan en door het hele heelal is verspreid. Bepaalde schommelingen in de temperatuur van die straling wijzen erop dat het heelal veel meer materie bevat dan we kunnen zien – donkere materie dus.

Er zijn ook fysici, onder wie de Nederlander Erik Verlinde, die denken dat donkere materie niet bestaat. Zij menen dat de zwaartekracht zich op kosmische schaal anders gedraagt dan we denken. Een juiste aanpassing van de zwaartekrachttheorie zou dan donkere materie overbodig maken. De theorie van Verlinde kan bijvoorbeeld al de snelheid van sterren in schijfstelsels verklaren zonder dat daar extra materie voor nodig is. Het is hem en andere fysici echter nog lang niet gelukt om een theorie te ontwikkelen die álle effecten van donkere materie verklaart.

Deze vraag kon je vinden in KIJK 1/2022.

Ook een vraag voor de rubriek ‘KIJK Antwoordt’? Mail hem naar [email protected]. En in onze nieuwste special geven we antwoord op 197 bijzondere, verrassende en boeiende vragen! Bestel hem eenvoudig en snel via onderstaande knop.