Vad är mörk materia?
Mörk materia är en typ av materia som består av små partiklar som inte interagerar med vanlig materia och inte avger elektromagnetisk strålning. Detta innebär att de inte kan generera, reflektera eller absorbera ljus. Av denna anledning är mörk materia transparent och kan inte ses med blotta ögat.
Kom ihåg att när vi pratar om materia hänvisar vi till alla kroppar eller material som upptar en plats i rymden och har massa och volym. Mörk materia uppfyller dessa egenskaper även om det inte är möjligt att se det.
Så om mörk materia är transparent, hur vet vi att den finns? Dess existens är känd på grund av de effekter det orsakar i universum, såsom förskjutning av stjärnor eller förvrängning av ljuset som de avger. Man tror att både fenomen och andra kan påverkas av mörk materia.
Studiet av mörk materia är av yttersta vikt, eftersom det skulle göra det möjligt för oss att förstå hur stjärnstrukturer fungerar. Det skulle också hjälpa till att dechiffrera vad som hände under det första ögonblicket då universum bildades, bättre känt som Big Bang.
Sammansättning av mörk materia
Även om förekomsten av mörk materia är ett faktum som bevisats av vetenskapen, är det inte särskilt klart vad den består av. Vad som är känt är att mörk materia inte består av protoner eller neutroner (baryonisk materia). Sedan uppstår förekomsten av två grundläggande komponenter:
Icke-baryoniskt ämne (WIMP)
Icke-baryoniskt ämne skulle bestå av så kallade Weak Interaction Massive Particles, bättre känd som WIMP (från engelska, svagt interagerande massiva partiklar). De är partiklar mindre än en atom och har förmågan att interagera med synligt materia genom tyngdkraften.
Deras existens är hypotetisk och man tror att om de existerade skulle de vara mycket kalla, ha en stor mängd massa och skulle röra sig mycket långsamt.
MACHO´s
The Massive Objects of the Galactic Halo or MACHO's (från engelska Massivt astrofysiskt kompakt haloobjekt) består av vandrande planeter, misslyckade stjärnor och svarta hål, som är regioner i rymden med stor gravitation.
Även om det är möjligt att de är en del av mörk materia, skulle deras andel vara mycket låg med avseende på WIMP.
Se även Matter
Hur upptäcktes mörk materia?
Mörk materia var i princip bara en teori. År 1933 tog den schweiziska astronomen och fysikern Fritz Zwicky upp möjligheten att det fanns en typ av oupptäckbar materia som kunde påverka rörelserna som inträffar i ett galaxkluster som heter Coma.
Ett kluster är en uppsättning stjärnor som lockar varandra på grund av deras gravitationskraft. Och genom tillämpning av den vetenskapliga metoden upptäckte Zwicky att det studerade klustrets totala massa var cirka 400 gånger större än vad som beräknades. Av denna anledning drog han slutsatsen att det fanns en typ av icke synlig materia som tillförde extra massa till hela denna grupp stjärnor.
På 1970-talet upptäckte astronomen Vera Rubin att stjärnorna i Andromedagalaxen rörde sig i samma hastighet oavsett var de befann sig. Denna enhetlighet i hastighet föreslog att det fanns något annat av en icke-synlig karaktär som tillförde massa till dessa stjärnor.
Rubins bidrag var avgörande för att lägga grunden för existensen av mörk materia, vilket bevisades om och om igen med olika observationer. En av de viktigaste var upptäckten 2005 av galaxen VIRGOHI21, som nästan helt består av mörk materia.
År 2021 erhölls den mest detaljerade kartan över fördelningen av mörk materia, skapad av Víctor M. Blanco-teleskopet, som ligger i Chile. Kartan visar att mörk materia är mycket mer utbredd i universum än vad man ursprungligen trodde, vilket öppnar nya tillvägagångssätt inom astronomi och fysik.
Hur observeras mörk materia?
Eftersom mörk materia faktiskt är transparent finns det ingen direkt observationsmetod som lätt kan bevisa dess existens. Det finns dock andra metoder. De mest använda är:
Gravitationslinser
En gravitationellinsning är ett fenomen som uppstår när ljus från en mycket avlägsen stjärnkropp förvrängs i närvaro av en annan massiv kropp, såsom en galax, en planet, solen etc.
Mätningen av denna snedvridning, som är formad som en kurva, används för att bestämma massan av objektet som orsakade det. Korrespondensen mellan massa och ljusstyrka kan indikera närvaron av mörk materia eftersom ju högre ljusstyrka, desto mer mörk materia innehåller den studerade kroppen.
Gamma-strålteleskop
I mitten av Vintergatan, vår galax, finns det en mycket intensiv ljusstråle som består av gammastrålar som kallas Galactic Center för överdrivet GeV. Och att halo antas genereras av mörk materia som förintar sig själv.
Även om mörk materia inte kan avge eller reflektera ljus, finns det en hypotes att kollisionen mellan två partiklar av mörk materia kan generera utstrålning av gammastrålar i mycket svag skala. Detta resultat kallas "förintelse av mörk materia."
Gamma-strålteleskop kartlägger universum på jakt efter källan som härrör från denna typ av ljusstyrka och man misstänker att när man hittar gammastrålar också den finner mörk materia. Den mest kända är Fermi Gamma Ray Space Telescope.
Mörk energi
Även om de kan förväxlas som synonymer, är mörk materia och mörk energi två olika begrepp.
Mörk energi är en form av energi som finns i rymden som utövar ett sådant motbjudande tryck att det motverkar tyngdkraftseffekten och bidrar till den påskyndade expansionen av universum.
Mörk energi utgör nästan 70% av massan i rymden, men precis som mörk materia är mycket fortfarande okänt om dess funktion och sammansättning.
Både mörk energi och mörk materia finns i universum, men de är två oberoende fenomen.
Se även:
- Universum
- Vintergatan
- Galaxy
