Donkere materie is al tientallen jaren de beroemdste muurbloem van de astronomie - onzichtbaar, ongrijpbaar, maar op de een of andere manier verantwoordelijk voor het bij elkaar houden van sterrenstelsels als kosmische lijm. Het standaard 'koude donkere materie'-model heeft redelijk goed gewerkt, maar naarmate telescopen beter werden, begonnen ze wat ongemakkelijke discrepanties op te merken. Dwergsterrenstelsels hadden verrassend schaarse centra van donkere materie, terwijl andere waarnemingen onverwacht dichte klonten donkere materie lieten zien. Deze twee problemen leken in tegengestelde richtingen te wijzen, als een gps die je vertelt tegelijkertijd naar het noorden en het zuiden te gaan.

Natuurkundigen van het Purple Mountain Observatory van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) hebben een nieuw voorstel: misschien is donkere materie niet één type deeltje. Hun 'tweecomponenten zelfinteragerende donkere materie'-model veronderstelt ten minste twee soorten donkere materiedeeltjes - een zwaardere, een lichtere - die direct tegen elkaar kunnen botsen, niet alleen via de zwaartekracht. Dit leidt tot 'massasegregatie': zwaardere deeltjes drijven naar galactische centra terwijl lichtere naar buiten dwalen, zoals de langzame migratie van sterren in een cluster.

Met behulp van hogeresolutie-computersimulaties en gedetailleerde theoretische modellering ontdekte het team dat dit proces op natuurlijke wijze zowel de lage-dichtheidskernen in dwergsterrenstelsels als de dichte klonten die sterke gravitatielenzen veroorzaken, verklaart. Het model vergroot ook de kans op kleinschalige gravitatielenzen, wat helpt verklaren waarom astronomen er meer zien dan traditionele modellen voorspellen. Met andere woorden, donkere materie is misschien ingewikkelder dan we dachten - maar op een manier die de rommelige waarnemingen eindelijk logisch maakt.

De studie, gepubliceerd in Science Bulletin, volgt op eerder werk in Physical Review D door Daneng Yang, Yi-Zhong Fan, Siyuan Hou en Yue-Lin Sming Tsai. Purple Mountain Observatory is ook betrokken bij de detectie van donkere materie via de DAMPE (Wukong)-satelliet, dus ze zijn niet alleen aan het theoretiseren - ze zijn op jacht.

Materiaal verstrekt door Science China Press.