5 grunnleggende ubesvarte spørsmål om mørk materie

Siden minst 1920-tallet har en hypotese gjennomsyret astronomiens verden: Universet inneholder mer materie enn vi kan se med det blotte øye. På 1930-tallet la den sveitsiske astronomen Fritz Zwicky merke til at galakser i en fjern klynge gikk i bane rundt hverandre med en raskere hastighet enn man kunne forvente gitt deres synlige masser. Han foreslo at et usynlig stoff, som han kalte mørk materie, kunne være med å trekke disse galaksene sammen.

• Stem på nysgjerrig Mega som årets geekpress ved Golden Cube Award i 2019!

Denne ideen var vanskeligere å bevise enn støtte, siden det ennå ikke var bevis på denne mystiske saken. Selv med kraftige teleskoper som Hubble og Kepler er det ennå ikke blitt oppdaget, men eksistensen har alltid vært mer enn en sannsynlighet, men en sterk mulighet. Rundt 85% av universets masse består av materiale som forskere ikke kan se - mørk materie, for å komplisere saker, sender ikke ut lys eller energi. Så ville det gjøre noe med studiet av universet?

"Bevegelsene til stjernene forteller hvor mye det betyr noe, " sa Yale University-forsker Pieter van Dokkum, som ledet teamet som identifiserte Dragonfly 44-galaksen, som nesten består av mørk materie.

1. Hva er mørk materie?

Ingen vet helt sikkert. Noen forskere har til og med antatt at den vil bestå av små svake stjerner og sorte hull, men detaljerte observasjoner har ikke avslørt nok gjenstander til å forklare innflytelsen mørk materie har på andre himmellegemer.

Den mest aksepterte hypotesen er at den er dannet av et hypotetisk element kalt Low Interaction Mass Particle (eller WIMP) som vil oppføre seg som et nøytron - bortsett fra at det er mellom 10 og 100 ganger tyngre.

2. Kan vi oppdage mørk materie?

Hvis mørk materie er laget av WIMP-er, vil de være overalt, usynlige og nesten umerkelige. Selv om de vanligvis ikke samhandler med vanlig materie, er det hypotetisk mulig for en mørk materiepartikkel å treffe en proton eller elektron når den reiser gjennom rommet. Så i flere tiår har forskere eksperimentert for å studere et stort antall vanlige underjordiske partikler, der de er beskyttet mot forstyrrende stråling som kan etterligne en kollisjon mellom mørk materie og partikler. Det er ikke gjort noen pålitelige funn.

Tidlig i 2019 rapporterte det kinesiske PandaX-eksperimentet den siste ikke-deteksjonen av WIMP.

3. Består mørk materie av mer enn en partikkel?

Alle har hørt om protoner, elektron og nøytroner, og noen kjenner nøytrinoer, muoner og pioner. Forskere lurer da på om mørk materie også er komplisert. "Det er ingen grunn til å anta at all mørk materie i universet er laget av bare en slags partikkel, " sa fysikeren fra Harvard University, Andrey Katz. I følge ham kan mørke protoner kombinere med mørke elektroner for å danne mørke atomer, og produsere konfigurasjoner så forskjellige og interessante som de som finnes i den synlige verden. Himmelen er bokstavelig talt grensen.

4. Hva er egenskapene til mørk materie?

I følge noen teorier må partikler av mørke stoffer ha sine egne partikler, og begge ville utslette hverandre. Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) eksperimentet ved den internasjonale romstasjonen (ISS) har lett etter tegn på denne utslettelsen siden 2011 og har oppdaget hundretusenvis av hendelser. Likevel er forskere fortsatt ikke sikre på om de kommer fra mørk materie, fordi de ikke en gang vet nøyaktig hva mørk materie er.

5. Eksisterer mørk materie i hele galaksen?

Det så ut til å være kraften som forener store strukturer, som galakser og galaktiske klynger; men i begynnelsen av 2019 kunngjorde astronomer at de hadde funnet galaksen NGC 1052-DF2, med nesten ingen mørk materie i det hele tatt. "Tilsynelatende er det ikke et krav at det dannes en galakse, " sa Pieter van Dokkum den gangen. En annen gruppe astronomer publiserte imidlertid en analyse som antydet at den nye galaksen hadde mer mørk materie enn tidligere antydet.