Donkere Materie en Donkere Energie: Wat Maakt 95% van het Universum Uit?

Volgens NASA bestaat het universum uit drie ingrediënten: normale zichtbare materie op ongeveer 5%, donkere materie op ongeveer 27% en donkere energie op ongeveer 68%. Het Europees Ruimtevaartagentschap (ESA) stelt het gecombineerde aandeel van donkere materie en donkere energie op 95% van het universum, terwijl gewone materie – de atomen die sterren, planeten en alles wat meetbaar is met licht vormen – de rest opvult.

Wat is donkere materie?

Donkere materie is volgens NASA een vorm van materie die massa en zwaartekracht heeft, maar geen licht uitzendt, absorbeert of reflecteert. Omdat deze niet rechtstreeks kan worden gezien, leiden wetenschappers de aanwezigheid ervan af uit de zwaartekrachteffecten op zichtbare materie. NASA beschrijft het als de substantie die sterrenstelsels ervan weerhoudt uit elkaar te vallen.

Het idee dateert van 1933, toen de Zwitserse astronoom Fritz Zwicky ontdekte dat sterrenstelsels in het Coma Cluster te snel bewogen om alleen bij elkaar gehouden te worden door hun zichtbare massa, volgens NASAs verslag. In de jaren 1970 sterkte astronoom Vera Rubin het geval aan door aan te tonen dat sterren aan de buitenranden van spiraalstelsels in omloopbanen verkeren met snelheden die de zwaartekracht van zichtbare materie niet kan verklaren.

De ESA merkt op dat de ontbrekende, onzichtbare massa van een typisch sterrenstelsel ongeveer tien keer groter is dan de massa van de sterren die astronomen er daadwerkelijk in kunnen waarnemen. Een van de duidelijkste bewijzen is het Bullet Cluster, waar NASA zegt dat waarnemingen van 2006 aantoonden dat de verdeling van massa die door zwaartekrachtlensing werd gedetecteerd – de buiging van licht door zwaartekracht – niet aansloot bij het hete gas dat zichtbaar is in röntgenstralen, wat een onzichtbare massamcomponent aangeeft.

Wat is donkere energie?

Donkere energie is de term van NASA voor een mysterieuze druk die de expansie van het universum lijkt te versnellen, waarbij sterrenstelsels elkaar met toenemende snelheid uit elkaar worden gedwongen. De ESA zegt dat de versnelde expansie een verrassende ontdekking in de jaren 1990 was, en de oorzaak ervan blijft onbekend: het zou een constante eigenschap van de lege ruimte kunnen zijn, een kracht die in de loop der tijd verandert, of een teken dat huidige zwaartekrachttheorieën herzien moeten worden.

De ESA citeert schattingen van zijn Planck-missie die aantonen dat donkere energie ongeveer 68% van de totale materie-energieinhoudt van het universum bijdraagt – een cijfer dat aansluit bij NASAs breder uiteenzetting van ongeveer 68% donkere energie, 27% donkere materie en 5% gewone materie.

Waarom dit nu wordt bestudeerd

In april 2026 kondigde het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) aan dat het zijn oorspronkelijk geplande vijfjarige onderzoek vervroegd had afgerond, waarbij meer dan 47 miljoen sterrenstelsels en quasars werden in kaart gebracht – voorbij zijn oorspronkelijke doel van 34 miljoen – plus 20 miljoen sterren van de Melkweg, wat de samenwerking naar eigen zeggen de grootste hoogwaardige 3D-kaart van het universum opleverde die tot nu toe is gemaakt, volgens DESIs eigen aankondiging.

Analyse van de eerste drie jaar gegevens van DESI suggereerde dat donkere energie misschien geen vaste kosmologische constante is, maar in plaats daarvan van sterkte kan veranderen over kosmische tijd, zei de samenwerking. Volledige resultaten over donkere energie van DESIs complete vijfjarige dataset worden verwacht in 2027, en het onderzoek zal blijven waarnemen tot 2028, waarbij de hemeldekking met ongeveer 20% wordt uitgebreid.

Aan de zijde van donkere materie rapporteerden wetenschappers van het LUX-ZEPLIN (LZ)-experiment – een vloeibare-xenon detector die wordt beheerd door ongeveer 250 onderzoekers van 38 instellingen aan het Sanford Underground Research Facility in Zuid-Dakota – een enkele onverklaarbare deeltjesinteractie die op 16 juni 2023 werd gedetecteerd, gepresenteerd in 2026 op de TeV Particle Astrophysics-conferentie in Japan, zoals gemeld door Al Jazeera.

Betrokken onderzoekers, waaronder Rick Gaitskell, zeiden dat het team niet vooruit op de gegevens wil lopen en achtergrondgeluid nog moet uitsluiten voordat het signaal als echte donkere-materiedetectie wordt beschouwd, volgens hetzelfde rapport.

Hoe wetenschappers van plan zijn dit in te perken

De Nancy Grace Roman Space Telescope van NASA is ontworpen om donkere energie te onderzoeken met behulp van drie methoden: het volgen van patronen genaamd baryon acoustic oscillations die uit het vroege universum resten, het waarnemen van duizenden Type Ia-supernovae in de kosmische geschiedenis, en het meten van zwakke zwaartekrachtlensing om in kaart te brengen hoe materie – inclusief donkere materie – is verdeeld, volgens NASAs missieomschrijving.

De Euclid-missie van de ESA streeft naar een parallel doel: het in kaart brengen van de verdeling van sterrenstelsels gedurende de afgelopen 10 miljard jaar over meer dan een derde van de hemel, met als doel de expansiesnelheid van het universum nauwkeuriger dan 10% te meten en Einsteins algemene relativiteitstheorie tot op 2% nauwkeurigheid te testen, volgens de ESA.