Ruimtesonde gaat zoeken naar verborgen deel heelal
Ivo Landman
redacteur Online
Sterrenkundigen kijken steeds dieper het heelal in, maar 95 procent ervan is nog altijd onzichtbaar. De beste theorie om te verklaren hoe het heelal in elkaar zit, gaat ervan uit dat alle zichtbare materie - waar de aarde, zon en wijzelf uit bestaan - slechts 5 procent van het totaal is. Daarnaast zou het heelal voor ruim een kwart bestaan uit onzichtbare 'donkere' materie. En een nog veel grotere hoeveelheid 'donkere' energie bevatten.
"Het is absoluut vreemd dat we maar 5 procent van de componenten van het heelal kunnen zien", zegt Koen Kuijken, hoogleraar galactische sterrenkunde aan de Universiteit Leiden.
Dat sterrenkundigen overtuigd zijn van het bestaan van donkere materie en donkere energie komt door indirect bewijs. Het heelal zou er onherkenbaar anders uitzien als deze onzichtbare bouwstenen niet zouden bestaan. Zo klonteren sterrenstelsels - zoals onze Melkweg - mede samen door de zwaartekracht van donkere materie. En zorgt donkere energie ervoor dat het heelal sinds miljarden jaren versneld uitdijt.
Om meer duidelijkheid te krijgen over donkere materie en donkere energie, lanceert de Europese ruimtevaartorganisatie ESA vandaag in Florida de ruimtesonde Euclid. Aanvankelijk zou de lancering plaatsvinden met een Sojoez-raket. Door de Russische invasie van Oekraïne gebeurt dat met een Falcon 9-raket van het Amerikaanse bedrijf SpaceX.
Euclid is een ruimtetelescoop die kijkt naar zichtbaar en infrarood licht. Hij komt op 1,5 miljoen kilometer van de aarde te staan, relatief dicht bij de James Webb ruimtetelescoop. Deze bevindt zich op een punt waar de zwaartekracht van zon, maan en aarde elkaar opheffen zodat de telescoop weinig brandstof gebruikt om op zijn plek te blijven.
Donkere materie kun je niet direct waarnemen, want deze zendt geen licht of straling uit, en reflecteert of absorbeert dat ook niet. Donkere materie is daarom onzichtbaar. "De enige manier waarop donkere materie zijn bestaan verraadt", zegt Kuijken, "is via de zwaartekracht."
Wetenschappers weten dat licht een beetje wordt afgebogen door de zwaartekracht van objecten die het onderweg tegenkomt, zoals sterrenstelsels. Dat geldt net zo goed voor onzichtbare als voor zichtbare materie. Omdat sterrenkundigen weten hoeveel materie er in een sterrenstelsel zit, verklapt de zwaartekracht zo hoeveel donkere materie er moet zijn.
Al jaren maakt Kuijken kaarten van de verspreiding van donkere materie. Dat gebeurde tot dusver vanaf de grond met telescopen in Chili. Maar die aanpak loopt tegen de technische grenzen aan. Euclid gaat een veel groter gebied in kaart brengen - een derde van de sterrenhemel. En zal dat vijf keer zo scherp doen als de Chileense telescopen.
'Big data from space'
De kaarten van Euclid zullen zo gedetailleerd zijn, dat ze ook nuttig zijn voor wetenschappers die zich niet bezighouden met donkere materie. Euclid gaat enorme hoeveelheden gegevens opleveren. "Het is eigenlijk big data from space", zegt Edwin Valentijn, hoogleraar astronomische informatietechnologie aan de Rijksuniversiteit Groningen.
Tijdens zijn levensduur zal Euclid bijvoorbeeld veel meer gegevens versturen dan de Hubble-telescoop. Daarvoor komen acht datacentra in Europa en eentje in de Verenigde Staten die nauw moeten gaan samenwerken. Nederlandse onderzoekers helpen bij het opzetten, bouwen en draaiende houden van de datacentra.
'Zeg nooit nooit'
"Het is frustrerend dat we niet weten wat donkere materie is", zegt Kuijken, "maar dit is hoe het vaker gaat in de natuurkunde. Opeens zie je indirect bewijs voor iets wat je niet verwacht." De meeste wetenschappers verwachten dat donkere materie bestaat uit een nog onbekend soort deeltje. Een kandidaat zijn WIMPs, deeltjes die heel zwaar zijn maar nauwelijks interactie hebben met andere deeltjes of straling.
Kuijken is niet bang dat er een denk- of rekenfout is gemaakt en dat die onzichtbare materie en energie niet nodig zijn om het heelal te verklaren. "Zeg nooit nooit", zegt hij, "maar wetenschappers werken hier al zo lang aan, en het bewijs wijst bijna allemaal in de richting hiervan."
Kuijken verwacht niet dat Euclid al kan ophelderen wat donkere materie en energie precies zijn. "Deze telescoop is de beste manier om wat dichterbij te komen. Maar het heelal moet ook een beetje meewerken."
