Uppsala universitet
Hoppa över länkar
In English

Linné on line arrow Fysikens kosmos arrow Makrokosmos arrow Big Bang arrow Mörk materia

Mörk materia

Hur definieras mörk materia? Det är materia som inte avger ljus och därför är osynlig för oss. I många teorier för universums utveckling spelar mörk materia en viktig roll.

Den tydligaste indikationen på mörk materia kommer från rotationskurvor för olika spiralgalaxer. Rotationskurvorna erhålls genom att mäta rotationshastigheten för stjärnorna som funktion av avståndet från centrum. För att en stjärna skall stanna kvar i sin bana måste ett samband mellan dess rotationshastighet och den mängd massa som befinner sig innanför banan uppfyllas, annars kommer stjärnan att frigöras från galaxen eller falla in mot dess centrum. Kraften som kan hålla stjärnan kvar i dess bana är alltså gravitationskraften från materien innanför banan. I figuren är den kurva (streckad svart) som man förväntar från den lysande materien i Vintergatan jämförd med den uppmätta (röd). Avvikelsen kan endast förklaras med att det finns ytterligare materia i galaxen.

Vad består denna "extra" materia av? Idag vet vi inte svaret på den frågan, men det finns olika teorier. De två populäraste modell erna är att det består av MACHOs (MAssive Compact Halo Objects) eller WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles). Man har i flera experiment de senaste åren sökt efter MACHOs. Resultaten från desssa experiment är att det sannolikt finns MACHOs, även om deras totala massa troligtvis inte kan förklara rotationskurvorna. Idén bakom experimenten är att dessa MACHOs utgör gravitationslinser och ljus från stjärnor bakom dem kommer då att förstärkas vid en observation från jorden.

Ytterligare en indikation har vi fått från studier av galaxhopar. Galaxerna i sådana hopar måste hållas samman av gravitationskrafterna mellan de olika galaxerna. Den synliga massan är mycket mindre än vad som krävs för att hoparna skall hållas ihop. Den massa som behövs för att förklara deras struktur är så pass stor att den skulle utgöra ca 50% av den kritiska massan.

Flera av teorierna för vad den mörka materien består av bygger på förekomsten av partiklar skapade i Big Bang. Dessa partiklar har inte likt kvarkar och nukleoner växelverkat med andra partiklar utan blivit kvar som en rest från det tidiga universum. Dessa partiklar skulle kunna vara massiva neutriner eller ännu inte upptäckta men av vissa teorier förutsagda partiklar, tex. neutraliner (WIMPs). I sökandet efter de senare deltar en Uppsala-grupp i AMANDA-experimentet på sydpolen.