Logga in på Dagens Nyheter

Här kan du som DN-kund logga in för obegränsad läsning av DN.se, e-DN och DN.Prio.

Med ett gratiskonto kan du följa skribenter och ämnen samt spara artiklar.

Vetenskap

Osynlig materia gäckar forskare

Andromedagalaxen, det mest avlägsna objekt i universum som vi kan se med blotta ögat. Galaxer måste vara omgivna av ett klot av mörk materia för att kunna hålla ihop, men ingen vet vad den mörka materian består av. I sin doktorsavhandling från 1920 visade Knut Lundmark att Andromedagalaxen inte är ett moln inuti Vintergatan utan ett eget stjärnsystem.
Andromedagalaxen, det mest avlägsna objekt i universum som vi kan se med blotta ögat. Galaxer måste vara omgivna av ett klot av mörk materia för att kunna hålla ihop, men ingen vet vad den mörka materian består av. I sin doktorsavhandling från 1920 visade Knut Lundmark att Andromedagalaxen inte är ett moln inuti Vintergatan utan ett eget stjärnsystem. Foto: AP

Med rymdteleskop, underjordiska bassänger och partikelacceleratorer letar forskare efter den mörka materian.

Den finns överallt: över oss, under oss och inuti oss. Hela vår galax är innesluten i ett klot av mörk materia. Men vi kan inte se den, och vi vet inte vad den är.

– Allt som vi känner till, våra kroppar, luften vi andas, väggarna omkring oss, hela planeten och stjärnorna – allt är uppbyggt av atomer. Men materia av atomer utgör bara fem procent av universum. Vi försöker ta reda på vad de resterande 95 procenten är, säger Katherine Freese, en av världens ledande forskare inom kosmologi och astropartikelfysik, som nyligen rekryterats till Stockholms universitet och även blivit föreståndare för Nordita, Nordiska institutet för teoretisk fysik.

Förutom de fem procenten vanlig materia är 27 procent av universum mörk materia och 68 procent mörk energi. Mörk materia gör galaxerna mycket tyngre än de ser ut att vara, och den mörka energin driver på universums expansion så att den går allt fortare. Båda är lika gåtfulla för forskarna.

– Ända sedan mänsklighetens barndom har vi ställt oss frågan vad universum består av. Nu har vi kommit en bit på vägen eftersom vi har identifierat de andra komponenterna. Men ännu har vi inte kunnat ta reda på vad de är, säger Katherine Freese.

När astronomer studerade roterande galaxhopar på 1930-talet insåg de att någonting mer än tyngdkraften från stjärnorna krävdes för att hindra dem från att flyga isär.

– Det behövs något massivt som inte skickar ut ljus och som vi därför inte kan se med våra teleskop, säger Katherine Freese.

40 år senare såg den amerikanska astronomen Vera Rubin samma sak när hon mätte rotationen i enskilda galaxer.

– Hon såg samma beteende i varenda galax. Gas och stjärnor rör sig mycket snabbt, och utan mörk materia är det inte rimligt att de skulle stanna kvar. Det var ett helt övertygande bevis för den mörka materians existens, säger Katherine Freese.

Hur mycket av universums totala mängd massa som är mörk materia kan forskarna räkna ut utifrån hur förhållandena måste ha sett ut i universums barndom när atomerna i den vanliga materian bildades.

Det har funnits många teorier om vad den mörka materian består av: damm, stenar, snöbollar av väte eller rester av slocknade stjärnor. Den hetaste kandidaten i dag kallas wimps, weak interacting massive particles, eller tunga elementarpartiklar som känner av den så kallade svaga kraften.

– Miljarder wimps kan gå rakt igenom dig varje sekund, men bara en gång i månaden kolliderar någon av dem med en atom i din kropp, säger Katherine Freese.

Wimps har andra egenskaper än vanlig materia.

– Atomer i ett gasmoln kan ta upp energi som de sedan strålar ut och då kondenseras de lite mer. Mörk materia-partiklar beter sig inte så och kan därför inte kondenseras i lika koncentrerade klumpar. De är lite mer fluffiga, säger Joakim Edsjö, professor i teoretisk fysik vid Oskar Klein-centret för kosmopartikelfysik vid Stockholms universitet.

Forskarna använder tre olika metoder för att hitta och identifiera partiklar av mörk materia. Partikelacceleratorn LHC vid Cern i Genève kommer nu att köra med dubbelt så hög energi, och ett av huvudmålen är att lyckas producera wimps eller andra mörk materia-partiklar. Rymdteleskop letar efter ljus som skapas när wimps kolliderar med varandra och förintas. I underjordiska tankar fyllda med olika flytande ämnen hoppas forskarna kunna se spår av wimps som passerar.

Jan Conrad, professor i astropartikelfysik vid Oskar Klein-centret, jobbar med flera av försöken.

– Våra experiment är nu så känsliga att vi bör kunna hitta wimps inom tio år, om de existerar, säger han.

Samtidigt är han är kritisk till hur fältet har utvecklats. De senaste åren har många forskargrupper presenterat resultat som inte har kunnat bekräftas av andra.

– Folk har skrikit att vargen kommer alldeles för många gånger nu, och det börjar bli skadligt för fältets rykte, säger han.

Maria Gunther
maria.gunther@dn.se


Läs mer. Lundaprofessorn som upptäckte den mörka materian

LundmarkKnut Lundmark och hans vän Martin Johnson. Foto: www.knutlundmark.se

En nyupptäckt artikel från 1930 visar att den svenske astronomen Knut Lundmark var den förste som insåg att universum måste innehålla mycket mer massa än vi kan se.

Knut Lundmark var en bondson från byn Krokträsk i Pite älvdal i Norrbotten som blev professor och föreståndare för observatoriet vid Lunds universitet och en av Sveriges mest framstående astronomer.

Han var mer framstående än vi har förstått. Den schweiziske astronomen Fritz Zwicky anses vara den som först kom den mörka materian på spåren. År 1933 studerade han galaxhopar, och räknade ut att det behövdes många gånger mer materia för att hålla ihop dem än vad astronomerna såg. Men den upptäckten hade Knut Lundmark redan gjort. Läs hela artikeln

 


 

Karta

Fakta. Karta över mörk materia

I april presenterade Dark Energy Survey en karta över massfördelningen på en del av stjärnhimlen.

Genom att mäta hur mycket ljus från avlägsna objekt förvrängs innan det när oss kan de få fram hur mycket materia som ljuset har passerat.

De svarta ringarna är galaxhopar. Skalan går från rött till blått, där rött är mycket massa och blå lite massa. Den mörka materian är koncentrerad runt galaxhoparna.

Källa: Dark Energy Survey

Så här jobbar DN med kvalitetsjournalistik: uppgifter som publiceras ska vara sanna och relevanta. Rykten räcker inte. Vi strävar efter förstahandskällor och att vara på plats där det händer. Trovärdighet och opartiskhet är centrala värden för vår nyhetsjournalistik. Läs mer här.