Mörk materia

Mörk materia är en tänkt form av materia som inte avger eller reflekterar elektromagnetisk strålning, och därför inte kan observeras på normalt sätt. Mörk materia kan bara indirekt detekteras genom dess gravitationella påverkan på vanlig materia eller genom dess svaga växelverkan med materia. Begreppet mörk materia introducerades som en förklaring till varför galaxer roterar mycket fortare än vad de borde göra i förhållande till den mängd synlig materia de innehåller och varför galaxkluster inte rör sig som de borde om bara den synliga materien fanns. Numera finns även många andra observationella bevis för den mörka materiens existens, men man vet inte vad den består av – detta är ett av de stora olösta problemen inom fysiken.

Det finns numera också experimentella indikationer för att alternativa förklaringar än mörk materia till observerade gravitationella avvikelser inte kan förklara alla dessa avvikelser.

Mörk materia

Forskare har av mätningar dragit slutsatsen att den totala energin i universum (som enligt E=mc² är samma som sak som massa) består av 25% mörk materia och endast 5% vanlig materia. De resterande 70% består av mörk energi. Vad mörk materia består av är fortfarande ett mysterium. De två vanligaste förklaringarna är MACHO:er (MAssive Compact Halo Objects) och WIMP:er (Weakly Interacting Massive Particles). MACHO:er tänks vara makroskopiska objekt liknande bruna dvärgar (Jupiter-liknande kroppar utan massa nog att bli stjärnor). WIMP:er tänks vara elementarpartiklar av exotisk materia, med stor massa men med endast svag växelverkan med normal materia förutom den gravitationella växelverkan. Supersymmetriska partiklar är ett exempel på teoretiskt föreslagen exotisk materia. Neutriner var också länge på grund av sitt stora antal en kandidat, som skulle kunna förklara de konstaterade gravitationella effekterna. Tidigare hade de ansetts masslösa, men nya rön tydde på att de hade massa om än liten. Man har numera lyckats fastställa gränsen för hur stora de tre olika nutrinernas massa kan vara och det visar sig då att de trots sitt stora antal bara kan ge ett litet bidrag till den mörka materiens sammanlagda massa. Nyliga experimentella resultat visar även att MACHO:er bara på sin höjd kan förklara en liten del av den mörka materien, och WIMP:er är därför det föredragna alternativet.

Det finns även andra alternativ, som ursrpungliga svarta hål, gravitinoers (hypotetiska supersymmetriska partners till graviton), och axioner, som är en annan typ av exotiska partiklar.

Observationer

I augusti 2006 rapporterade forskare som bland annat använt Nasas Chandra-satellit och Hubbleteleskopet att de sett direkta bevis på mörk materia i en kollision av två galaxkluster, där den vanliga materien separerats från den mörka materien. Genom att använda gravitationslinser kunde de se att den gravitationella potentialen inte sammanträffar med den synliga materien, vilket visar att den största delen av massan är i form av mörk materiaD. Clowe et al.; A Direct Empirical Proof of the Existence of Dark Matter , preprint (2006).

Alternativa förklaringar

Flera alternativa förklaringar till det som mörk materia försöker förklara har framförts och mötts av varierande men reserverat intresse av forskarsamfundet. Dessa modeller utgår från att de observerade avvikelserna kan bero på att vi inte helt förstår gravitationens natur. Exempel på sådana modeller är

• Mordehai Milgroms MOND-teoriMordehai Milgrom; Do Modified Newtonian Dynamics Follow from the Cold Dark Matter Paradigm? , Astrophysical Journal, May 2002,
• Jacob Bekensteins tensor-vektor-skalär-teori (TeVeS)J.D. Bekenstein, Phys. Rev. D70, 083509 (2004), Erratum-ibid. D71, 069901 (2005) arXiv:astro-ph/0403694
• en modifierad gravitationsteori av John MoffatJ. W. Moffat, 'Gravitational Lensing in Modified Gravity and the Lensing of Merging Clusters without Dark Matter'

Med de mycket exakta mätningar som utförts och med den nya direkta observationen av mörk materia som nämndes ovan anses dock sådana teorier få allt svårare att utgöra fullständiga alternativ till mörk materia.

Se även

• MACHO
• WIMP
• Axion
• MOND
• Neutralino
• Mörk energi
• Högenergiastrofysik
• Astropartikelfysik

Referenser

Externa länkar

• Pressrelease frÃ¥n Nasa