MORK MATERIA

Jakten på den osynliga massan som utgör 85 procent av universums materia.

Det pågår något där ute i universum som astronomer inte helt kan förklara. Ungefär tre miljarder ljusår från jorden finns det två enorma galaxhopar som kolliderar. Stjärnorna i dem båda är relativt opåverkade av närkontakten, men moln av het gas som utstrålar röntgenstrålar kolliderar in i varandra och binder ihop de två galaxhoparna till en helt ny. Detta är Bullet cluster och är en av de mest energifyllda händelserna i kosmos. Förutom den episka kollisionen av galaxhoparna lurar något mystiskt i bakgrunden. Det enda namnet som finns för detta just nu är ‘mörk materia’.

Inuti Bullet cluster går det att se galaxer. Det går även att se gasen som faktiskt utgör större delen av massan som utstrålar ljus, mer än själva galaxerna. Det finns dock en del som är helt osynlig och det är den som fått namnet mörk materia, men dess närvaro är kanske den mest avgörande.

Namnet mörk materia tyder på att detta mystiska ämne är mörkt, men det är mer än så. Det är faktiskt helt osynligt, då de inte utstrålar eller absorberar någon form av ljus eller strålning som annars hade kunnat avslöja dess existens. Det passerar rakt genom vanlig materia. Den går inte att lukta på, smaka på, röra eller se det. Astronomer vet dock att det står för 27 procent av all massa och energi i universum och består förmodligen av någon form av oupptäckt subatomär partikel. Normal materia står bara för fem procent och mörk energi (den mystiska kraften som accelererar universums expansion) står för resterande 68 procent.

”Det finns inte så mycket kunskap kring det och det enda de många sökningarna efter mörk materia partiklar har gjort är att utesluta olika hypoteser, men det har aldrig varit några ‘positiva’ resultat”, säger astrofysikern Maxim Markevitch, som noggrannt studerat Bullet cluster för att undersöka effekterna av mörk materia med NASA:S Chandra-teleskop.

Det finns dock ett sätt som det fångar vår

uppmärksamhet på och det är genom gravitationskraften. Dess effekt går att se tydligt i Bullet cluster. Detta gör det möjligt för astronomer att ta reda på vart den mörka materian i Bullet cluster finns, även om den inte går att se. Albert Einsteins Allmänna relativitetsteori beskriver hur massa kan böja rymden. Vissa människor tycker om att använda analogin om en kanonkula på ett ark av gummi. Kanonkulan gör att arket tyngs ned. Om du föreställer dig kulan som ett annat föremål som en galax eller en stjärna och gummiarket som rymden kan du se hur massan böjer den. Ljus föredrar emellertid att ta raka vägar genom universum, så vad händer när den kommer till ett område i rymden som blivit förvrängt på detta sätt? Ljuset följer rymdens krökta bana och ändrar sin riktning. På samma sätt kan ett enormt föremål i rymden fungera som en lins, som böjer och förstorar ljus. Denna effekt förutspåddes av Einstein för nästan 100 år sedan och har fått namnet gravitationslins.

Eftersom galaxhopar är så enorma bildar de kolossala gravitationslinser. De kan förstora ljuset från ännu mer avlägsna galaxer, men det är ingen tydlig bild utan snedvridna bågar eller fläckar av ljus och i vissa fall en komplett ring. Gravitationslinsering fungerar vid Bullet cluster, som förstorar ljuset från avlägsna galaxer. När forskare analyserade den gravitionella linsen upptäckte de dock något fantastiskt, effekten var för stark för att enbart komma från galaxernas och gasens massa. Det visade att det fanns någon annan typ av massa där som låg dold. Det var mörk materia. Med hjälp av mönstret från linsen går det att räkna ut vart den mörka materian finns och detta har lett till ytterligare en anmärkningsvärd upptäckt. Galaxerna och gasen börjar sammanfogas när hoparna kolliderar, men den mörka materien som omger var hop glider tyst igenom utan att interagera med någonting över huvudtaget.

Fallet med Bullet cluster var inte den första gången effekten från mörk materia upptäcktes. En upptäckt daterar tillbaka ända till 1933, när den kända astronomen Fritz Zwicky vid California Institue of Techonology (Caltech) la märkte till att galaxer som kretsade runt kanten av galaxhopar färdades snabbare än vad de borde.

Varför ska de röra sig i en viss hastighet undrar du nu? Under 1600-talet utarbetade Johannes Kepler sina lagar om himlakroppars centralrörelse i solsystemet (Keplers lagar). Den tredje påstår att ju längre bort från solen något är (och därför längre bort från centrum av solsystemets massa), desto långsammare cirkulerar planeten.