Met recht kan men zeggen dat radioastronomie werkelijk een onzichtbaar heelal heeft onthuld, en vervolgens frustrerend bewijs heeft geleverd voor een nog meer verborgen heelal dat zelfs zij niet kunnen zien.
In de jaren dertig kwam een Zwitserse astronoom genaamd Fritz Zwicky tot een opzienbarende conclusie: de sterrenstelsels die in clusters om elkaar heen zoemen, zouden niet bij elkaar moeten blijven met die ongelooflijke snelheden. Simpel gezegd: hun krioelende snelheid zou sterrenstelsels uit elkaar moeten scheuren, maar dat gebeurt niet. Hij suggereerde dat sterrenstelsels sterker moeten zijn dan we kunnen waarnemen, en hij noemde de onzichtbare zware lijm “donkere materie”.
Decennialang was “donkere materie” een voetnoot, en weinigen volgden Zwicky’s koers totdat een opmerkelijke ontdekking in de jaren vijftig zijn gelijk bewees. Astronomen Vera Rubin en Ken Ford gebruikten een geavanceerde spectrometer om de subtiele verschuivingen in spectra van sterren in spiraalstelsels dichtbij en ver weg te klokken. Ze maten sterren naar buiten toe, weg van de kernen van deze sterrenstelsels, om een idee te krijgen van hoe snel sterrenstelsels zoals onze Melkweg moeten draaien en hoe die draaiing afneemt naarmate ze verder van de kern af staan.
In tegenstelling tot eeuwenoude natuurkunde draaiden de buitenste sterren niet langzamer dan de binnenste sterren. Rubin keek naar Zwicky’s donkere materie theorie en vond een oplossing: om hun snelheden in evenwicht te houden tot op die afstanden van hun massieve centrale kernen, moeten de sterrenstelsels uit meer materiaal bestaan dan alleen dat wat wij kunnen waarnemen.
Met behulp van de 300-voet radiotelescoop in Green Bank vond Mort Roberts enorme halo’s van onzichtbaar waterstofgas dat zich ver buiten de zichtbare schijven van deze sterrenstelsels uitstrekte. Door dat gas te klokken, verlengden hij en anderen de vlakke draaicurve met een aantal malen de diameter van het zichtbare melkwegstelsel. Het is duidelijk, zo bewees hij, dat sterrenstelsels uit veel meer materie bestaan dan zelfs door de grootste radiotelescopen kan worden waargenomen.
Grote schotel-radiotelescopen, zoals onze GBT, helpen ons nog steeds af te leiden waar donkere materie zich bevindt op basis van hoe die de zichtbare materie eromheen beïnvloedt. En het gedetailleerde radiovizier van de VLA heeft lenseffecten vastgelegd die worden veroorzaakt door concentraties van materie die de doorgang van licht van achter hen verstoren.
Decennia later zijn natuurkundigen het erover eens dat 25% van het heelal uit donkere materie bestaat. Minder dan 5% bestaat uit zichtbare, detecteerbare materie zoals sterren, planeten, u. Het grootste deel van het heelal bestaat uit donkere energie.