Mørkt stof holdes sammen af 'attraktor' – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2010 > Mørkt stof holdes samm...

09. august 2010

Mørkt stof holdes sammen af 'attraktor'

Universet består af en stor mængde usynligt stof - mørkt stof. Man ved ikke, hvad det er, men man ved, at det er der, og vi ved også i dag, at uden det mørke stof, ville der ikke eksistere galakser og dermed stjerner, planeter og liv, som vi kender det. Universet er fyldt med store strukturer, der er domineret af mørkt stof, og inde i disse mørkt stof-sfærer eller 'haloer' samler de lysudsendende partikler sig i stjerner og gasklumper. Nye undersøgelser viser, at disse mørkt stof haloer har såkaldte attraktorer, der holder faconen på plads. Resultaterne er publiceret i Astrophysical Journal Letter.

Man kan observere den almindelige varme Røntgen-
strålende gas i galakse hobe. Idag kan man derfra finde,
hvordan det mørke stof er tættest i de indre dele og
langsomt bliver fortyndet i de ydre dele. Forskerne
håber, at man i fremtiden vil kunne teste den fundne
mørkt stof attraktor ved præcise målinger af den
almindelige varme gas.

"Det er lidt af en overraskelse, at vi ikke forstår, hvorfor disse mørkt stof haloer ser ud, som de gør. Det er sådan, at mørkt stof partiklerne kun føler tyngdekrafts-tiltrækning, så det burde være simpelt at finde for eksempel hvordan deres tæthed ændres, når man går fra den indre til den ydre del. Men ingen har endnu forstået, hvorfor temperaturen og tætheden af de mørke haloer har den form, vi observerer, at de har", fortæller astrofysiker Steen Hansen, Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.
 
Ydermere ved man ikke, om der er en fundamental grund til de simple udformninger af temperaturen og tætheden af haloerne, som man observerer, eller om deres form er bestemt ved de sammenstød og dramatiske begivenheder, de er udsat for i universets historie, altså nærmest tilfældige.

Stjerner opfører sig karakteristisk

Når en stjerne udvikler sig, så kan man måle dens overflade-temperatur og lysstyrke. Stort set alle stjerner, der er i gang med at afbrænde deres brint, lægger sig i en hovedserie af samme ensartede tilstand. Denne ensartethed er en attraktor for almindelige lysende partikler, fordi der altid opnås en helt speciel ligevægt mellem strålingstrykket og tyngdekraften, mens brint-atomerne smeltes sammen til helium.
 
Hvis man tager en stjerne på hovedserien og 'banker' til den, så den for eksempel kortvarigt kommer til at lyse kraftigere end hvad hovedserie-attraktoren siger den skal, (sådan en kontrolleret tilstandsforandring kan man simulere på en computer, for eksempel ved at flytte lidt omkring på energien inde i stjernen) så skynder stjernen sig tilbage på hovedserien. Dette er karakteristisk for alle attraktorer i naturen.

Mørkt stof opfører sig også karakteristisk

Mørkt stof partikler har ikke noget strålingstryk, så det var tidligere helt uvist, om de kunne have en tilsvarende attraktor og derved forklare, hvorfor alle de observerede mørkt stof haloer ser stort set ens ud.

De mørke stof strukturer er simuleret i en super-
computer. Figuren viser, at tætheden af det mørke
stof er størst i den indre del og langsomt falder,
når man bevæger sig mod overfladen.

"Vi har for første gang, gennem computer-simuleringer vist, at mørkt stof haloer har en attraktor. Vi har fundet en helt speciel sammenhæng mellem tilstanden af temperaturen og tætheden af det mørke stof fra den indre del til af halo'en til den ydre del, " siger Steen Hansen, der har udført beregningerne sammen med to af sine studerende, Diana Juncher og Martin Sparre.

Forskerne skabte computermodeller af en lang række vidt forskellige mørk stof haloer, som alle var i perfekt ligevægt. Derefter 'bankede' de til disse strukturer, så de ændrede sig. Det gjorde de ved at flytte lidt rundt på energien inde i dem, ligesom man kan gøre ved stjerner i en computermodel. Men det viste sig, at alle haloer ændrede deres tilstand hen imod den samme ensartede form. Derved adskiller mørkt stof haloer sig helt fra stjerner.

"Når en stjerne har opbrugt sin brint, så bevæger den sig væk fra hovedserien - den forlader sin attraktor. Eftersom vi ingen indikationer har på, at mørkt stof hverken udsender stråling eller kolliderer med hinanden, så tror vi, at disse haloer vil forblive på deres attraktor for altid", konkluderer Steen Hansen.

Artikel i Astrophysical Journal Letter >>