Universets mørke stof har lang levetid – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2007 > Universets mørke stof ...

02. oktober 2007

Universets mørke stof har lang levetid

Ny forskning fra Niels Bohr Institutet giver en brik af ny viden til puslespillet om universets mørke mystik - mørkt stof. Forskningen er netop blevet offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Physical Review Letters.


Universet består ikke kun af de synlige himmellegemer, stjerner, planeter og galakser. Det rummer også en mystisk medspiller - mørkt stof. Astronomerne kan måle, at det mørke stof findes i store mængder, men ingen ved, hvad det er, ingen har set det. Det udsender ikke lys og det tilbagekaster ikke lys. Det er usynligt. Hvad det er, er en gåde, og forskerne har mange teorier.

De to galaksehobe, kaldet Bullet Cluster er i færd med bevæge sig gennem hinanden. De grønne kurver viser tyngdemålinger af den samlede masse, som består af dels det synlige stof i galakserne og dels det usynlige mørke stof.


Røntgenmålinger af de to galaksehobe viser, at gasskyerne er blevet skubbet ud ved sammenstødet mellem de to galaksehobe. I galaksehoben til højre er der meget mørkt stof, men meget lidt røntgenstråling, så det mørke stof henfalder meget langsomt og har derfor en meget, meget lang levetid.

Det mørke stof har voldt forskerne hovedbrud i årtier, siden det blev opdaget i 1970'erne, og der forskes intenst i at opklare det gådefulde stof. Det er usynligt, men det har masse, og derved har det tyngdekraft, som kan måles. Ved at analysere galakserne kan man veje dem, og det viser sig, at langt det meste stof i en galakses samlede masse er mørkt stof.

Ligesom stjerner samler sig i galakser, samler galakser sig i galaksehobe på op til flere tusinde galakser. Astrofysiker Signe Riemer-Sørensen, ph.d.-studerende ved Niels Bohr Institutet har analyseret to galaksehobe, der kolliderer.

Kolliderende galaksehobe analyseres
Når de to galaksehobe mødes, kolliderer hverken galakserne eller det mørke stof. Men omkring 12 procent af galaksehobens masse består af kæmpeskyer af gas og støv, og de skyer støder sammen.

Gasskyerne er varme og udsender røntgenstråling, som kan observeres, og man kan se, hvordan skyerne ligefrem skubbes ud af de to galaksehobe ved sammenstødet. Når gasskyerne kolliderer, bliver de endnu varmere og udsender endnu mere røntgenstråling, så der dannes en hel chok-front af varm gas.

Observationerne tyder på, at det mørke stof kan være en ny og endnu uopdaget type partikel. Nogle af de mulige forslag til, hvad de mørke partikler kan være, kan også udsende røntgenstråling, når de henfalder. En af dem er de såkaldte axioner, som er partikler, der forklares i teorier med ekstra dimensioner. Så for at lede efter røntgenstråling fra mørkt stof, er forskerne på jagt efter steder, hvor der er stor koncentration af mørkt stof, men ingen gas. Sådanne steder findes i de to kolliderende galaksehobe, hvor gasskyerne er blevet skubbet ud ved sammenstødet.

Signe Riemer-Sørensen har analyseret den ene af de to galaksehobe, der er i færd med at kollidere. Analyserne viser, at det er en meget tung hob med mange galakser, og tyngdemålingerne viser, at der er en meget stor mængde mørkt stof, op til 85 procent af den samlede masse. Men der kunne ikke måles nogen nævneværdig røntgenstråling.

Når det mørke stof ikke udsender tydelig røntgenstråling, kan man beregne en øvre grænse for, hvor hurtigt partiklerne henfalder, det vil sige, at man kan beregne deres levetid. Resultatet er, at hvis axionerne skal være det mørke stof, skal de have en levetid, der er længere end 3.000.000 milliarder år. I så fald er der ikke ret meget af det mørke stof, der er henfaldet endnu, hvis det blev dannet ved Big Bang for 13,7 milliarder år siden. Konklusionen er, at mørkt stof har meget, meget lang levetid.

Læs artiklen: http://prl.aps.org/

Læs om galaksehobene, Bullet Cluster: http://flamingos.astro.ufl.edu/1e0657/index.html