Studie co-auteur Carlos Frenk, een Ogden-professor fundamentele natuurkunde aan het Institute for Computational
De meeste materie in het heelal is donker (voorexclusief gammastraling, die ze in uitzonderlijke omstandigheden uitzenden) en is volkomen anders van aard dan de substantie waarvan sterren, planeten en zelfs mensen zijn gemaakt.
Het heelal is voor ongeveer 27% donkermaterie, en de rest bestaat grotendeels uit de even mysterieuze donkere energie. Gewone materie zoals planeten en sterren vormen een relatief kleine 5% van het universum.
Geprojecteerde dichtheidskaart van donkere materie,gemaakt door simulatie, met een meting van 2,4 miljard lichtjaar aan elke kant. Het geneste vierkant (linksonder) is de diepste vergroting in het model, met een doorsnede van slechts 783 lichtjaar, 500 keer de grootte van het zonnestelsel. In het ingevoegde vierkant hebben de kleinste duidelijk zichtbare halo's van donkere materie een massa die vergelijkbaar is met die van de aarde (0,000003 zonsmassa's). Krediet: Dr. Sonak Bose, Centrum voor Astrofysica, Harvard University.
Melkwegstelsels werden gevormd en groeiden toen gasafgekoeld en gecondenseerd in het centrum van enorme klonten van deze donkere materie - de zogenaamde donkere materie halo's. Astronomen kunnen de structuur van grote halo's van donkere materie afleiden uit de eigenschappen van sterrenstelsels en het gas erin.
De grootste halo's bevatten enorme clustershonderden heldere sterrenstelsels die 1.000 biljoen keer meer wegen dan onze zon. Wetenschappers hebben echter geen directe informatie over kleinere halo's van donkere materie, die te klein zijn om de melkweg te bevatten. Ze kunnen alleen worden bestudeerd door de evolutie van het universum op een grote supercomputer te simuleren.
Een geprojecteerde kaart van de dichtheid van donkere materie, gemaakt door simulaties, met een afmeting van 2,4 miljard lichtjaaraan elke kant.. Middelgroot vierkant(rechtsboven) heeft een diameter van iets minder dan een miljoen lichtjaar.Het kleinste vierkantje (linksonder) is de diepste vergroting: het is slechts 783 lichtjaar in doorsnee, wat 500 keer groter is dan het zonnestelsel.In het tussenliggende vierkant (rechtsboven) hebben de grootste halo's van donkere materieeen massa die lijkt op die van een rijke cluster van sterrenstelsels (een miljoen biljoen keer de massa van de zon).In het kleinste vierkantje (rechtsonder) hebben de kleinste duidelijk zichtbare halo'smassa vergelijkbaar met die van de aarde (0,000003 zonsmassa's).Sonak Bose, Centrum voor Astrofysica, Harvard University.
De kleinste worden verondersteld dezelfde massa te hebben als de aarde, volgens de huidige populaire wetenschappelijke theorieën over donkere materie, die de kern vormen van de nieuwe studie.
Modellering werd uitgevoerd metde supercomputer Cosmology Machine, onderdeel van het DiRAC high-performance computersysteem in Durham, gefinancierd door de Science and Technology Council (STFC), en computers van de Chinese Academy of Sciences.
Door het virtuele universum te vergroten met zulke microscopisch kleine details, konden de onderzoekers de structuur bestuderen van halo's van donkere materie, waarvan de massa varieert van de aarde tot een groot cluster van sterrenstelsels.
De artistieke impressie van de halo's van donkere materie van verschillende massa's in het heelal. Krediet: Yu Jingchuan, Planetarium van Peking
Tot hun verbazing ontdekten ze dat de halo's van allemaalmaten hebben een zeer vergelijkbare interne structuur en zijn extreem dicht in het midden, komen vaker voor, met kleinere bosjes die in de buitenste regionen ronddraaien. De onderzoekers zeiden dat het zonder meetschaal bijna onmogelijk was om een afbeelding van een donkere materie-halo in een enorm sterrenstelsel te onderscheiden van een halo met een massa zo veel als de zon.
We verwachten dat er een extreem aantal kleine halo's van donkere materie zal zijn, ze zullenbevatten een aanzienlijk deel van alle donkere materie in het heelal, maar ze zullen meestal donker blijven gedurende de kosmische geschiedenis omdat sterren en sterrenstelsels groeienalleen in halo's die meer dan een miljoen keer massiever zijn dan de zon.
Professor Simon White van het Max Planck Instituut voor Astrofysica, Duitsland
"Ons onderzoek werpt licht op deze kleine halo's terwijl we proberen meer te weten te komen over wat donkere materie is en welke rol het speelt in de evolutie van het universum", concluderen de wetenschappers.
Lees ook
De Andromeda-halo nadert onze melkweg. We vertellen je waarom het belangrijk is
Symptomen van coronavirus bij kinderen. Waar moet je op letten?
Uniek molecuul ontwikkeld om zonne-energie op te slaan