Dele:
10 måter Mørk materie kan forklare universet
Partikler av mørkt materiale produserer ikke, reflekterer eller absorberer lys. Men selv om vi ikke kan se mørk materie direkte, og vi fortsatt ikke forstår sin natur, tror forskerne at det utgjør om lag 26 prosent av vårt kjente univers, basert på hvordan dens tyngdekraften trekker sammen med andre romobjekter. Som vinden som blåser grener av et tre, kan vi ikke se mørk materie, men vi kan se hvordan det påvirker omgivelsene. Fra disse observasjonene og analysene utvikler våre forskere fascinerende teorier om mørk materie. Hvis de er sanne, kan de endre vår forståelse av universet på dype måter.
10Dark Matter kan forårsake masseutslettelser
Michael Rampino, biologi professor fra New York University, mener at jordens bevegelse gjennom galaktiske disken (vår region i Melkeveiens galakse) kan ha forårsaket masseutslettingshendelser på jorden. Dette skjedde fordi bevegelsen vår forstyrret kometenes bane i det ytre solsystemet (kjent som "Oort Cloud") og økte varmen i planeten vår kjernen.
Med planeter i slep, vekker solen rundt midten av Milky Way hver 250 millioner år. Under reisen vever den gjennom den galaktiske disken hvert 30. million år. Rampino hevder at Jordens trek gjennom disken sammenfaller med kometpåvirkninger og masseutslettingshendelser på jorden, inkludert de for 65 millioner år siden da en asteroide antas å ha drept dinosaurene. Det er også en teori om at vulkanutbrudd tynner dinosaurbesetningen rett før en asteroide avsluttet dem.
Kombinasjonen av uvanlig vulkansk aktivitet og en asteroide streik som faller sammen med jordens bane gjennom galaktiske disken, ville spille inn i Rampinos teori perfekt. "Mens du beveger deg gjennom platen, forstyrrer det mørke saken konsentrert det stien av kometer som vanligvis bane langt fra jorden i det ytre solsystemet," sa Rampino. "Dette betyr at kometer som normalt vil reise på store avstander fra jorden, i stedet tar uvanlige veier, noe som fører til at noen av dem kolliderer med planeten." Noen hevder at Rampinos teori ikke virker fordi dinosaurene døde av en asteroide, ikke en komet. Imidlertid er omtrent 4 prosent av Oort Cloud bestående av asteroider, som tilsvarer åtte milliarder av dem som flyter rundt der ute.
I tillegg mener Rampino at hver av Jordens baner gjennom den galaktiske disken forårsaker at mørkt materiale samler seg i planetens kjerne. Som partikler av mørkt materiale ødelegger hverandre, skaper de intenst varme som kan forårsake vulkanske utbrudd, havnivåendringer, fjellbygging og annen geologisk aktivitet som også dramatisk påvirker det biologiske livet på jorden.
9Melkeveien kan være et stort ormhull
Er det mulig at vi bor i en gigantunnel som gir en snarvei gjennom universet?
Som forutsatt av Einsteins generelle relativitetsteori, er et ormhull et område hvor rom og tid bøyes for å skape en snarvei til en fjern del av universet. Ifølge astrofysikere fra International School for Advanced Studies i Trieste, Italia, kan mørk materie i vår galakse bli distribuert på en måte som tillater et stabilt ormhull å eksistere midt i vår Milky Way. Disse forskerne mener at det kan være tid for oss å revurdere naturen til mørk materie. Kanskje mørkt materiale er ganske enkelt en annen dimensjon.
"Hvis vi kombinerer kartet over det mørke stoffet i Melkeveien med den nyeste big bang-modellen for å forklare universet," sier professor Paulo Salucci, "og vi hypoteser eksistensen av romtunneltunneler, det vi får er at vår Galaksen kunne virkelig inneholde en av disse tunnelene, og at tunnelen selv kunne være størrelsen på galaksen selv. Men det er mer. Vi kunne til og med reise gjennom denne tunnelen, siden det kunne være navigerbart ut fra beregningene våre. Akkurat som den vi alle har sett i den siste filmen interstellar.”
Selvfølgelig er det bare en teori. Men forskere mener at mørkt materiale kan være nøkkelen til å lage ormhull og bestemme hvordan man skal observere dem. Så langt har ingen naturlige ormhull blitt oppdaget.
8The Discovery Of Galaxy X
Galaxy X er også kjent som den mørke materielle galaksen, en for det meste usynlig dverggalakse som kan forårsake ulike ripples i den kalde hydrogengassen ved ytre grenser av Milky Way's disk. Galaxy X antas å være en satellittgalakse av Melkeveien, og inneholder en klynge av fire Cepheid-variabler, pulserende stjerner som markører for å hjelpe oss med å måle avstander i rommet. Vi kan ikke se resten av denne dverggalaksen fordi den tilsynelatende består av usynlig mørk materie. Imidlertid forårsaket det enorme tyngdekraften av den mørke materiegalaksen trolig de krusninger vi har sett. Uten en gravitasjonskilde som mørk materie holder dem sammen, er det også svært lite sannsynlig at fire Cepheid-variable stjerner ville bli plassert så nær hverandre midt i rommet i stedet for å flytte fra hverandre.
"Oppdagelsen av Cepheid-variablene viser at vår metode for å finne plasseringen av mørke materie dominerte dverggalakser fungerer," sa astronomen Sukanya Chakrabarti. "Det kan hjelpe oss til å forstå hva mørkt materie består av. Det viser også at Newtons tyngdeorientering kan brukes ut til en galakse lengst og at det ikke er behov for å modifisere vår tyngdeori. "
7Disintegrering av Higgs Boson til mørk materie
Utviklet på 1970-tallet er standardmodellen for partikkelfysikk et sett med teorier som antagelig forutsier alle kjente subatomære partikler i universet og hvordan de samhandler.Med 2012-bekreftelsen på eksistensen av Higgs boson (også kjent som "gudpartikkelen") var standardmodellen fullført. Dessverre forklarer modellen ikke alt, spesielt mørkt materiale, gravitasjonskraften som holder galakser sammen. Massen av Higgs-partikkelen virker også for lav for enkelte forskere.
Det drev forskere ved Chalmers University of Technology for å foreslå en ny modell basert på supersymmetri, noe som gir hver kjent partikkel i Standard Model en tyngre superpartner. I følge denne nye teorien vil en liten del av Higgs-partikler nedbrytes til en foton (en lyspartikkel) og to gravitinos (partikler av mørk materie). "Hvis modellen er funnet å passe, ville det helt endre vår forståelse av de grunnleggende byggesteinene i naturen," sa Christoffer Petersson fra Chalmers. Modellen vil bli testet på Large Hadron Collider i Sveits.
6Dark Matter I Solen
Avhengig av metoden som brukes til å analysere Solen, varierer mengden av elementer tyngre enn hydrogen eller helium med 20-30 prosent. Vi kan måle hvert av elementene ved å se på lysets spektrum, som et tydelig fingeravtrykk, eller ved å studere hvordan det påvirker lydbølger som reiser gjennom Solen, som forårsaker små endringer i solens lysstyrke. Den mystiske forskjellen mellom disse to målingene av solens elementer kalles solfyllingsproblemet.
Vi trenger nøyaktige målinger av disse elementene for å forstå den kjemiske sammensetningen av solen, så vel som dens tetthet og temperatur. På mange måter vil det også hjelpe oss å forstå sminke og oppførsel av andre stjerner, samt deres planeter og galakser.
I årevis har forskere ikke vært i stand til å utarbeide en brukbar løsning. Da foreslo astropartikkelfysikeren Aaron Vincent og hans medarbeidere mørkt materiale i solens kjerne som et mulig svar på problemet. Etter å ha kjørt mange simuleringer, kom de opp med en teori som syntes å virke. Imidlertid inkluderte den en spesiell type mørk materie, kalt "svakt interaksjonistisk asymmetrisk mørkt materiale", som kan være enten saks eller antimateriell, men ikke begge deler.
Fra gravitasjonsmålinger vet forskerne at en halo av mørk materie omgir solen. Asymmetriske mørke materiepartikler inneholder ikke mye antimatter, så de kan overleve kontakt med vanlig materie og bygge opp i solens kjernen. Disse partiklene antas også å absorbere energi i Solens sentrum og deretter transportere varmen til ytre kanter, noe som kan tegne soloppgangsproblemet.
"Den største fordelen med asymmetrisk mørkt materiale er at mye av det kan samle seg i solen når det går gjennom den mørke materieskyen som englerer Milky Way," sa Vincent. "Hvis det mørke stoffet var selvforintende, ville det mørke stoffet forsvinne før det transporteres en betydelig mengde varme fra solens kjerne."
5Dark Matter kan være makroskopisk
Forskere ved Case Western Reserve har spurt om forskere leter etter mørkt materiale på de riktige stedene. Spesielt foreslår de at mørkt materiale ikke blir laget av små eksotiske partikler som WIMPs (svakt samvirkende massive partikler), men i stedet for makroskopiske objekter som kan variere fra et par unser til så store som en asteroid. Imidlertid begrenser disse forskerne deres teori om hvor de skal se ved å ta hensyn til det som allerede er observert i rommet. Dette fører dem til å tro at standardmodellen for partikkelfysikk vil gi svaret. De tror ikke at en ny modell er nødvendig for mørkt materiale.
Forskerne har kalt deres mørke materieobjekter "makroer". De foreslår ikke at vi eliminerer WIMPS og axions (svakt samvirkende lavmassepartikler) fra hensyn, men bare at vi utvider søket etter mørkt materiale for å inkludere andre kandidater. Det er eksempler på saker som ikke er vanlige eller eksotiske, som ikke er undersøkt, men som faller innenfor standardmodellens parametere.
"Samfunnet hadde snudd seg bort fra ideen om at mørkt materie kunne bli laget av normal-ish ting i slutten av 80-tallet," sier fysikkprofessor Glenn Starkman. "Vi spør, var det helt riktig, og hvordan vet vi mørkt materiale er ikke mer vanlige ting som kan bli laget av kvarker og elektroner?"
4GPS Detection Of Dark Matter
To fysikere har foreslått å bruke GPS-satellitter for å finne mørk materie, som forskerne foreslår, ikke kan være partikler som vanlig antatt, men i stedet tårer i romtids stoff. "Vår forskning forfølger ideen om at mørkt materie kan organiseres som en stor gasslignende samling av topologiske feil, eller energisprett," sa Andrei Derevianko fra University of Nevada. "Vi foreslår å oppdage feilene, det mørke stoffet, som de feier gjennom oss med et nettverk av sensitive atomklokker. Ideen er, hvor klokkene går ut av synkronisering, ville vi vite at mørkt materie, den topologiske feilen, har gått forbi. Faktisk tenker vi på å bruke GPS-konstellasjonen som den største menneskeskapte mørke matterdetektoren. "
Forskerne analyserer data fra 30 GPS-satellitter for å se om deres teori gir mening. Hvis mørkt materiale egentlig er som en gass, vil jorden passere gjennom det mens den kretser i galaksen. Fungerende som vind, vil klumper av mørk materie blåse av Jorden og dets satellitter, forårsaker GPS-klokkene i satellittene og på bakken for å miste synkroniseringen i noen tilfeller i omtrent tre minutter. Forskere bør kunne overvåke eventuelle uoverensstemmelser over en milliarddel av et sekund.
3Dark Energy kan spise mørkt materiale
Ifølge nyere forskning ser mørk energi ut til å spise mørk materie som de to samhandler, noe som igjen bidrar til å forsinke veksten av galakser og kan til slutt gjøre universet nesten et tomt sted. Det kan være at det mørke materiet faller ned i mørk energi, men vi vet ikke ennå. Den europeiske unions Planck-romfartøy ga nylig oss nøyaktige tall på universell fysisk sminke: 4,9 prosent vanlig materie (som inkluderer oss), 25,9 prosent mørk materie og 69,2 prosent mørk energi.
Vi kan ikke se mørk materie eller mørk energi. Hverken begrepet er godt forstått selv i det vitenskapelige samfunn. De er mer som plassholderbetingelser, som beskriver noe vi tror skjer, men kan ikke forklare enda. Så til vi faktisk vet hva vi snakker om, bruker vi disse tvetydige betingelsene.
Mørk materie tiltrekker seg, og mørk energi avviser. Mørk materie er ryggraden eller rammen som galakser og deres innhold er bygget på. Dens tyngdekraftige trekk antas å holde stjernene sammen i galakser, for eksempel. Gravity er sterkere når objekter er nærmere hverandre og svakere når de er lenger fra hverandre.
På den annen side beskriver mørk energi kraften som fører til at universet utvides ved å drive fjerne galakser bort fra oss. Så som mørk energi avviser disse gjenstandene, svekkes tyngdekraften i rommet. Dette antyder at ekspansjonen av rommet akselererer, ikke bremser fra tyngdekraftenes effekter som en gang trodde.
"Siden slutten av 1990-tallet har astronomer blitt overbevist om at noe fører til at universet ekspanderer," sa professor David Wands fra University of Portsmouth. "Den enkleste forklaringen var at tomt rom - vakuumet - hadde en energidensitet som var en kosmologisk konstant. Imidlertid er det voksende bevis på at denne enkle modellen ikke kan forklare hele spekteret av astronomiske dataforskere har nå tilgang til; Spesielt veksten av kosmisk struktur, galakser og klynger av galakser, synes å være langsommere enn forventet. "
Denne energioverføringen skjer bare på den mørke siden. Vanlig materie (som oss) blir ikke svelget av mørk energi.
2Dark Matter kan ha forårsaket krusninger i den galaktiske disken
Ser ut til verdensrommet, vi ser stjernene plutselig slutte om lag 50.000 lysår fra sentrum av vår galakse. Så vi skjønte det var slutten av vår galakse. Vi så ikke noe annet betydningsfullt til om lag 15.000 lysår over den kanten, som var Monoceros Ring of Stars som strekker seg over vårt galaktiske fly. Noen av våre forskere trodde de var stjerner som ble revet bort fra en annen galakse.
En ny analyse av data fra Sloan Digital Sky Survey avslører imidlertid at Monoceros Ring faktisk er en del av vår galakse. Det betyr at Melkeveien er minst 50 prosent større enn vi trodde, og øker vår galakse-diameter fra ca 100 000-120 000 lysår til ca 150 000-180 000 lysår.
Ser fra Jorden, vi kan ikke se hvordan det forbinder på grunn av krusninger i galaktisk disk. Det er som å se bølger i havet fra stranden. Når en bølge stiger opp, blokkerer den utsikten over havet utover, bortsett fra deler av enda høyere bølger. Så, selv om vårt syn var delvis blokkert av formen på vår galakse, så vi Monoceros-ringet fordi det var som å se på toppen av en høyere bølge.
Denne oppdagelsen endrer vår forståelse av hvordan Milky Way er konstruert. "Vi har i hovedsak funnet at melkeskivens plate ikke bare er en plate av stjerner i et flatt plan, det er bølget," sa Heidi Newberg fra Rensselaer School of Science. "Da det stråler utover fra Solen, ser vi minst fire krusninger i væskens plate. Mens vi bare kan se på en del av galaksen med disse dataene, antar vi at dette mønsteret kommer til å bli funnet over hele disken. "
Som krusninger forårsaket av en pebble kastet i en dam, tror forskere at disse krusninger i vår galakse kan ha vært forårsaket av en klump av mørk materie eller en dverggalakse som skjærer gjennom Melkeveis disk. Hvis den teorien er sant, ville disse krusninger gi forskere en måte å analysere fordelingen av mørk materie i Melkveien.
1The Gamma Ray Signature
Inntil nylig var den eneste måten forskere kunne oppdage mørk materie på, ved å observere dens mulige tyngdekraftseffekt på andre romobjekter. Forskerne mener imidlertid at gammastråler kan være et mer direkte signal at usynlig mørk materie lurer i vårt univers. I en spennende utvikling, har de kanskje nettopp funnet den første gammastrålesignaturen i Reticulum 2, en nylig oppdaget dverggalakse nær Milky Way.
Gamma stråler er en form for høy-energi elektromagnetisk stråling utstrålet fra de tette sentrene av galakser. Hvis det er sant at mørkt materiale består av WIMPs, ville mørke partikkelpartikler være en kilde til gammastråler som produseres når WIMPs annihilater hverandre ved kontakt. Men gammastråler kan også sendes ut av andre kilder som for eksempel sorte hull og pulsarer. Hvis vår analyse kan eliminere disse andre kildene til gammastråler, så er det mulig at eventuelle gjenværende gammastråler kommer fra mørk materie. I det minste er det teorien.
Forskere mener at de fleste dverggalaksier mangler betydelige kilder til gammastråler annet enn mørkt materiale, som kan omfatte så mye som 99 prosent av en dverggalakse. Derfor ble fysikere fra Carnegie Mellon, Brown og Cambridge universiteter begeistret av funn av gammastråler som stammer fra Reticulum 2.
"Gravitasjonsdeteksjonen av mørk materie forteller deg lite om partikkelenes oppførsel av det mørke stoffet," sa Matthew Walker fra Carnegie Mellon University."Men nå kan vi ha en ikke-gravitasjonsdeteksjon som viser at mørkt materiale oppfører seg som en partikkel, som er en hellig sort." Det er selvsagt mulig at det finnes andre kilder til gammastråler i dverggalaksier som vi ikke har identifisert ennå. Den nylige oppdagelsen av ni potensielle dverggalaksier nær Milky Way kan imidlertid gi forskere muligheten til å utforske denne teorien om å oppdage mørk materie videre.