Kosmologi
Dark Matter

Mørk Materie, et skritt nærmere

2006-02-06
For første gang har astronomer klart å måle en egenskap til den mørke materien i tillegg til den eneste vi har visst hittil - at den eksisterer.
Det står med andre ord ikke så bra til med Mørk Materie. Det eneste vi vet er at den er der.

Mørk materie er usynlig. Dette er utrolig da det betyr at det finnes ny fysikk vi såvidt har fått ferten av. ALL "normal" materie i universet er synlig fordi det har en temperatur. De optiske fotonfrekvensene øyet ditt oppfatter kan knyttes til en temperatur. Hvis du slukker lyset i rommet du befinner deg i, vil alt av inventar fortsette å lyse men med andre frekvenser! Alt lyser, så lenge det har en temperatur over det absolutte nullpunkt, 0 grader Kelvin (-273 grader Celsius).

Så hvordan vet vi at det finnes mørk materie? Vår egen galakse Melkeveien er en spiralgalakse som roterer en gang hvert 300 millioner år. Måten den roterer på bestemmes av massen og gravitasjonskraften. Astronomer har funnet ut er at den observerte massen til galaksen ikke kan forklare hvorfor Melkeveien roterer som den gjør! Lignende argument kan brukes om galaksegrupper. Det er ikke til å unngå, brorparten av massen til alle galakser består av en type materie som vi ikke aner hva er.

Ved hjelp av de aller største teleskopene i verden har en gruppe astronomer studert bevegelsen til 12 dverggalakser like utenfor Melkeveien. Resultatet er et 3D kart bygd opp av 7000 separate observasjoner. Bevegelsen til dverggalaksene kan gi informasjon om den mørke materien. Et av resultatene er at det finnes 400 ganger så mye mørk materie som vanlig materie i Melkeveien.

"Distribusjonen av mørk materie er ikke sammenlignbart med noe annet i litteraturen frem til i dag," forklarer Professor Gerry Gilmore ved Institute of Astronomy, Cambridge.

Det viser seg at mørk materie klumper seg og vil aldri oppholde seg i biter mindre enn 1000 lysår i diameter. Grunnen til dette er at partiklene som utgjør den mørke materien har en hastighet - rundt 9 kilometer i sekundet - som gjør at den ikke kan komprimeres i et mindre volum. Dette er en fantastisk oppdagelse.

Partiklene som utgjør mørk materie har en minimumshastighet på 9 kilometer i sekundet!

Hastigheten var overaskende stor. Det har hovedsakelig vært to teorier om hva mørk materie kan være - Cold Dark Matter (CDM) og Hot Dark Matter (HDM). I de siste årene har CDM blitt foretrukket fremfor HDM, men en partikkelhastighet på hele 9 kilometer per sekund tilsvarer en temperatur på 10.000 grader.

Overflatetemperaturen til Sola er på rundt 6000 grader. Det er 400 ganger så mye mørk materie som vanlig materie. Dette betyr at hvis mørk materie hadde lyst opp på samme måte som all annen materie, ville den ellers så svake Melkeveien som du kan se på en god og mørk vinternatt, lyse over 400 ganger sterkere enn den gjør nå! Dette tilsvarer en forskjell i lysstyrke på 6,5 magnituder.

Det finnes mange forslag til hva mørk materie er, den mest populære forklaringen er at den består av såkalte "weakly interacting massive particles" eller WIMP - massive partikler som påvirkes lite av omgivelsene. (Se slutten på artikkelen Stjerner av mørk energi for mer informasjon om WIMPs og Machos.) Forskerne tror dette er eksotiske "relikviepartikler" som stammer fra kort tid etter Big Bang.

"Hvis denne temperaturen for mørk materie er korrekt vil de ha enorme implikasjoner for letingen etter disse mystiske partiklene (det ser ut til at vi har lett etter dem på feil plass) og for hvordan vi har antatt at galakser og galaksegrupper har utviklet seg i universet. Med "Varm Mørk Materie" er det vanskeligere å danne små galakser, men det gjør det enklere å bygge storskalastrukturer. Resultatene vil generere en mengde ny forskning," forteller Professor Bob Nichol ved Institute of Cosmology and Gravitation ved University of Portsmouth.

En bieffekt av de nye mållingene er et oppdatert estimat for massen til Melkeveien. "Det ser ut til at Melkeveien er den største galaksen i vår lokale gruppe, større enn Andromeda. Det er bare noen få måneder siden vi trodde det var omvendt," avslutter Gilmore.

Dark matter comes out of the cold
(BBC)