Dela med sig:
10 sätt Mörk materia kan förklara universum
Partiklar av mörk materia producerar inte, reflekterar eller absorberar ljus. Men även om vi inte kan se mörk materia direkt och vi fortfarande inte förstår dess natur, tror forskare att det utgör ungefär 26 procent av vårt kända universum, baserat på hur dess gravitationsdrag samverkar med andra rymdobjekt. Liksom vinden som blåser trädets grenar, kan vi inte se mörk materia men vi kan se hur det påverkar omgivningen. Från dessa observationer och analys utvecklar våra forskare fascinerande teorier om mörk materia. Om de är sanna kan de ändra vår förståelse av universum på djupa sätt.
10Dark Matter kan orsaka massförlängningar
Michael Rampino, en biologiprofessor från New York University, tror att jordens rörelse genom den galaktiska skivan (vår region i Vintergatan) kan ha orsakat massutrotningshändelser på jorden. Detta hände på grund av att vår rörelse störde kometen i det yttre solsystemet (kallat "Oort Cloud") och ökade värmen i vår planetens kärna.
Med sina planeter i släp kretsar solen runt Mjölkets mitt varje 250 miljoner år. Under sin resa väver den genom galaktisk skiva om varje 30 miljoner år. Rampino hävdar att jordens vandring genom skivan sammanfaller med kometpåverkan och massutrotningshändelser på jorden, inklusive de 65 miljoner år sedan när en asteroid tros ha dödat dinosaurerna. Det finns också en teori om att vulkanutbrott utspädde dinosaurbesättningen strax innan en asteroid avslutade dem.
Kombinationen av ovanlig vulkanaktivitet och en asteroidstrejk som sammanfaller med jordens bana genom den galaktiska skivan skulle spela in i Rampinos teori perfekt. "När man reser genom skivan stör den koncentrerade mörka mängden störningar av kometer som normalt kretsar långt ifrån jorden i det yttre solsystemet," sa Rampino. "Det betyder att kometer som normalt skulle resa på stora avstånd från jorden i stället tar ovanliga vägar, vilket får vissa att kollidera med planeten." Vissa hävdar att Rampinos teori inte fungerar eftersom dinosaurerna dog av en asteroid, inte en komet. Men ungefär 4 procent av Oort Cloud består av asteroider, vilket motsvarar åtta miljarder av dem som flyter runt där ute.
Dessutom anser Rampino att varje jordens banor genom den galaktiska skivan orsakar att mörk materia ackumuleras i planetens kärna. När partiklarna av mörk materiella annihilaterar varandra skapar de intensiv värme som kan orsaka vulkanutbrott, förändringar i havsnivå, bergsbyggnad och annan geologisk aktivitet som också dramatiskt påverkar det biologiska livet på jorden.
9Mjölkvägen kan vara ett enormt maskhål
Är det möjligt att vi bor i en jätte tunnel som ger en genväg genom universum?
Som förutspådd av Einsteins generella relativitetsteori är ett maskhål en region där utrymme och tid böjer för att skapa en genväg till en avlägsen del av universum. Enligt astrofysiker från International School for Advanced Studies i Trieste, Italien, kan mörk materia i vår galax distribueras på ett sätt som tillåter ett stabilt maskhål att existera mitt i vår Milky Way. Dessa forskare tror att det kan vara dags för oss att ompröva naturen hos mörk materia. Kanske mörk materia är helt enkelt en annan dimension.
"Om vi kombinerar kartan över den mörka materien i Vintergatan med den senaste big bang-modellen för att förklara universum", säger professor Paulo Salucci "och vi föreställer förekomsten av rymdtidstunnlar, vad vi får är att vår galaxen skulle verkligen kunna innehålla en av dessa tunnlar, och att tunneln även skulle kunna vara galaxens storlek. Men det finns mer. Vi kunde till och med resa genom denna tunnel, eftersom det kunde baseras på våra beräkningar. Precis som den vi alla sett i den senaste filmen Interstellär.”
Det är självklart bara en teori. Men forskare tror att mörk materia kan vara nyckeln till att skapa maskhål och bestämma hur man observerar dem. Hittills har inga naturliga maskhål upptäckts.
8The Discovery Of Galaxy X
Galaxy X är också känd som den mörka materiegalaxen, en mestadels osynlig dvärggalax som kan orsaka udda ringar i den kalla vätegasen vid yttre gränserna för Vintergatan. Galaxy X är trodde att det är en satellitgalax av Vintergatan, och innehåller ett kluster av fyra Cepheid-variabler. Pulserande stjärnor används som markörer för att hjälpa oss att mäta avstånd i rymden. Vi kan inte se resten av denna dvärggalax eftersom det förmodligen består av osynlig mörk materia. Men den enorma gravitationen i den mörka materiegalaxen orsakade förmodligen de krusningar vi har sett. Utan en gravitationskälla som mörk materia håller dem ihop, är det också mycket osannolikt att fyra Cepheid-variabla stjärnor skulle placeras så nära varandra i mitten av rymden i stället för att flyga ihop.
"Upptäckten av Cepheid-variablerna visar att vår metod att hitta platsen för dominerande dvärggalaxer med mörk materia fungerar", sade astronomen Sukanya Chakrabarti. "Det kan hjälpa oss att i slutändan förstå vad mörk materia består av. Det visar också att Newtons gravitationsteori kan användas ut till galaxens längsta räckvidd och att det inte finns något behov av att modifiera vår tyngdpunkts teori. "
7Disintegrering av Higgs Boson till mörk materia
Utvecklad på 1970-talet är standardmodellen för partikelfysik en uppsättning teorier som förmodligen förutsäger alla kända subatomära partiklar i universum och hur de interagerar.Med 2012 års bekräftelse på förekomsten av Higgs boson (även känd som "Guds partikel"), var standardmodellen färdig. Tyvärr förklarar den modellen inte allt, särskilt mörk materia, gravitationskraften som rymmer galaxer tillsammans. Massan av Higgs-partikeln verkar också mycket för låg för vissa forskare.
Det ledde forskare vid Chalmers tekniska högskola att föreslå en ny modell baserad på supersymmetri, vilket ger varje känd partikel i standardmodellen en tungare superpartner. Enligt denna nya teori kommer en liten del av Higgs-partiklarna att sönderfalla i en foton (en ljuspartikel) och två gravitinos (mörka partiklar). "Om modellen befinner sig passar, skulle det helt förändra vår förståelse för naturens grundläggande byggstenar," säger Christoffer Petersson från Chalmers. Modellen kommer att testas vid Large Hadron Collider i Schweiz.
6Dark Matter I Solen
Beroende på den metod som används för att analysera solen, varierar mängden element tyngre än väte eller helium med 20-30 procent. Vi kan mäta var och en av dessa element genom att titta på ljusets spektrum, som ett tydligt fingeravtryck eller genom att studera hur det påverkar ljudvågor som reser genom solen, vilket medför små förändringar i solens ljusstyrka. Den mystiska skillnaden mellan dessa två mätningar av solens element kallas soluppgångsproblemet.
Vi behöver noggranna mätningar av dessa element för att förstå solens kemiska sammansättning såväl som dess densitet och temperatur. På många sätt kommer det också att hjälpa oss att förstå smink och beteende hos andra stjärnor såväl som deras planeter och galaxer.
I åratal har forskare inte kunnat tänka sig en fungerande lösning. Då föreslog astropartikelfysikern Aaron Vincent och hans medarbetare mörk materia i solens kärna som ett möjligt svar på problemet. Efter att ha kört många simuleringar kom de fram med en teori som verkade fungera. Det innefattade emellertid en speciell typ av mörk materia, kallad "svagt växande asymmetrisk mörk materia", vilket kan vara en sak eller antimateria men inte båda.
Från gravitetsmätningar vet forskare att en halo av mörk materia omger solen. Asymmetriska mörka materialpartiklar innehåller inte mycket antimaterier, så att de kan överleva kontakt med normal materia och bygga upp i solens kärna. Dessa partiklar antas också absorbera energi i Solens mitt och sedan transportera värmen till ytterkanterna, vilket kan bero på soluppgångsproblemet.
"Den största fördelen med asymmetrisk mörk materia är att mycket av det kan ackumuleras i solen när det går igenom det mörka materia molnet som engagerar Vintergatan," sade Vincent. "Om det mörka materialet var självförintande, skulle den mörka materien försvinna innan den transporterade någon stor mängd värme från solens kärna."
5Dark Matter kan vara makroskopisk
Forskare vid Case Western Reserve har ifrågasatt om forskare letar efter mörk materia på rätt ställe. Speciellt föreslår de att mörk materia kanske inte är gjord av små exotiska partiklar som WIMPs (svagt interagerande massiva partiklar) utan istället för makroskopiska objekt som kan sträcka sig från några ounce till så stora som en asteroid. Men dessa forskare begränsar sin teori om var man ska se genom att ta hänsyn till vad som redan har observerats i rymden. Detta leder dem att tro att standardmodellen för partikelfysik kommer att ge svaret. De tror inte att en ny modell är nödvändig för mörk materia.
Forskarna har dubblat deras mörka materiaobjekt "makron". De föreslår inte att vi eliminerar WIMPS och axions (svagt interagerande lågmasspartiklar) från övervägande men helt enkelt att vi breddar sökningen efter mörk materia för att inkludera andra kandidater. Det finns exempel på materia som inte är vanliga eller exotiska, som inte har granskats men som faller inom standardmodellens parametrar.
"Samhället hade vänt sig bort från tanken att mörk materia skulle kunna göras av normal-ish saker i slutet av 80-talet, säger fysikprofessor Glenn Starkman. "Vi frågar, var det helt korrekt, och hur vet vi att mörk materia inte är mer vanliga saker som kan göras från kvarker och elektroner?"
4GPS Detection Of Dark Matter
Två fysiker har föreslagit att använda GPS-satelliter för att hitta mörk materia, som forskarna föreslår kanske inte är partiklar som vanligt antagits utan istället tårar i rymdtidens tyg. "Vår forskning strävar efter att mörk materia kan organiseras som en stor gasliknande samling av topologiska defekter eller energisprickor", säger Andrei Derevianko vid University of Nevada. "Vi föreslår att upptäcka defekterna, den mörka materien, som de sopa genom oss med ett nätverk av känsliga atomur. Tanken är, där klockorna går ut ur synkroniseringen, skulle vi veta att mörk materia, den topologiska defekten, har gått förbi. Faktum är att vi använder GPS-konstellationen som den största människobaserade mörkmälddetektorn. "
Forskarna analyserar data från 30 GPS-satelliter för att se om deras teori är meningsfull. Om mörk materia verkligen är som en gas, kommer jorden att passera genom det medan den kretsar runt galaxen. Medverkande som vind kommer klumpar av mörk materia att blåsa mot jorden och dess satelliter, vilket orsakar GPS-klockorna i satelliterna och på marken för att förlora synkroniseringen ibland i ungefär tre minuter. Forskare bör kunna övervaka eventuella skillnader över en miljard av en sekund.
3Dark Energy kan äta mörk materia
Enligt ny forskning tycks mörk energi äta mörk materia som de två interagerar, vilket i sin tur saktar tillväxten av galaxer och kan slutligen göra universum nästan en tom plats. Det kan vara så att mörk materia försvinner i mörk energi, men vi vet inte ännu. Europeiska unionen Planck rymdfarkoster gav oss nyligen exakta siffror på universals fysiska smink: 4,9 procent vanligt ämne (vilket inkluderar oss), 25,9 procent mörk materia och 69,2 procent mörk energi.
Vi kan inte se mörk materia eller mörk energi. Varken begreppet är väl förstådd även i det vetenskapliga samfundet. De är mer som placeholder villkor, beskriver något vi tror händer men kan inte förklara ännu. Så tills vi faktiskt vet vad vi pratar om använder vi dessa tvetydiga termer.
Mörk materia lockar, och mörk energi avstöter. Mörk materia är ryggrad eller ramverk på vilka galaxer och deras innehåll är byggda. Dess gravitationstryck antas rymma stjärnorna i galaxer, till exempel. Gravity är starkare när objekt är närmare varandra och svagare när de är längre ifrån varandra.
Å andra sidan beskriver mörk energi den kraft som får universum att expandera genom att driva avlägsna galaxer ifrån oss. Såsom mörk energi stöter på dessa objekt, svagnar tyngdkraften i rymden. Detta tyder på att expansionen av rymden accelererar, inte saktar från gravitationens effekter som trodde någonsin.
"Sedan slutet av 1990-talet har astronomer varit övertygade om att något orsakar att universumets expansion ska accelerera, säger professor David Wands vid University of Portsmouth. "Den enklaste förklaringen var att tomt utrymme - vakuumet - hade en energitäthet som var en kosmologisk konstant. Det finns emellertid ett växande bevis på att denna enkla modell inte kan förklara det stora utbudet av astronomiska datavetenskapare som nu har tillgång till; i synnerhet tillväxten av kosmisk struktur, galaxer och klyftor av galaxer verkar vara långsammare än väntat. "
Denna energiöverföring sker endast på den mörka sidan. Vanlig materia (som oss) sväljs inte av mörk energi.
2Dark Matter kan ha orsakat krusningar i Galactic Disk
Om vi tittar på rymden från jorden ser vi stjärnorna plötsligt slutar omkring 50 000 ljusår från mitt i vår galax. Så vi tänkte att det var slutet på vår galax. Vi såg inte något annat betydelsefullt förrän cirka 15.000 ljusår bortom den där kanten, vilket var Monoceros Ring of Stars som sträcker sig över vårt galaktiska plan. Några av våra forskare tyckte att de var stjärnor som rivits från en annan galax.
En ny analys av data från Sloan Digital Sky Survey avslöjar dock att monocerosringen verkligen är en del av vår galax. Det betyder att Vintergatan är minst 50 procent större än vi trodde - att öka vår galaxs diameter från ca 100 000-120 000 ljusår till ca 150 000-180 000 ljusår.
Tittar på jorden, vi kan inte se hur det ansluter på grund av krusningar i den galaktiska skivan. Det är som att titta på vågor i havet från stranden. När en våg stiger upp, blockerar den din syn på havet bortom, förutom delar av ännu högre vågor. Så även om vår syn var delvis blockerad av vår galaxs form såg vi Monoceros Ring eftersom det var som att titta på toppen av en högre våg.
Denna upptäckt förändrar vår förståelse av hur Vintergatan är konstruerad. "I grund och botten har vi funnit att vätskeskivets skiva inte bara är en disk av stjärnor i ett planerat plan - det är korrugerat", säger Heidi Newberg från Rensselaer School of Science. "När det strålar utåt från solen ser vi minst fyra krusningar i Mjölkets skiva. Medan vi bara kan titta på en del av galaxen med dessa data antar vi att det här mönstret kommer att hittas över hela disken. "
Precis som krusningar som orsakas av en sten som kastas i en damm, tror forskare att dessa krusningar i vår galax kan ha orsakats av en klump av mörk materia eller en dvärggalax som skivar genom Mjölkets skiva. Om den teorin är sant, skulle dessa krusningar ge forskare ett sätt att analysera fördelningen av mörk materia i Vintergatan.
1The Gamma Ray Signature
Fram till nyligen var det enda sättet forskarna kunde upptäcka mörk materia genom att observera sin möjliga gravitationseffekt på andra rymdobjekt. Men forskare tror att gammastrålar kan vara en mer direkt signal att osynlig mörk materia lurar i vårt universum. I en spännande utveckling kan de ha precis hittat den första gammastrålesignaturen i Reticulum 2, en nyupptäckt dvärggalax nära Vintergatan.
Gamma strålar är en form av elektromagnetisk strålning från hög energi som avges från galaxernas täta centra. Om det är sant att mörk materia utgörs av WIMPs, skulle partiklar av mörk materia vara en källa till gammastrålar som produceras när WIMPs förstör varandra vid kontakt. Gamma strålar kan emellertid också utsändas av andra källor, såsom svarta hål och pulsar. Om vår analys kan eliminera dessa andra källor till gammastrålar, är det möjligt att eventuella återstående gammastrålar kan komma från mörkmaterial. Det är åtminstone teorin.
Forskare tror att de flesta dvärggalaxer saknar betydande källor till gammastrålar andra än mörk materia, vilket kan innefatta så mycket som 99 procent av en dvärggalax. Därför blev fysiker från Carnegie Mellon, Brown och Cambridge universiteter upphetsade av upptäckten av gammastrålar som härrör från Reticulum 2.
"Gravitationsdetektering av mörk materia berättar mycket lite om det mörka materialets partikelbeteende", säger Matthew Walker från Carnegie Mellon University."Men nu kan vi få en icke-gravitationsdetektering som visar att mörk materia beter sig som en partikel, som är en helig sort av sorts." Det är självklart möjligt att det finns andra källor till gammastrålar i dvärggalaxer som vi inte har identifierat än. Den senaste upptäckten av nio potentiella dvärggalaxer nära Vintergatan kan dock ge vetenskapsmännen möjlighet att vidare utforska denna teori om att upptäcka mörk materia.