Vores univers består af en stor mængde usynligt stof - det såkaldte mørke stof. Vi ved ikke, hvad det er, men det er der, og uden det mørke stof, ville der ikke eksistere galakser og dermed stjerner og planeter og liv.
Universet er fyldt med store strukturer, der er domineret af det mørke stof, og inde i disse mørkt stof-sfærer samler de lysudsendende partikler sig i stjerner og gasklumper.
De runde mørkt stof-sfærer kan sammenlignes med en bisværm. Hvis vi giver bisværmen et dask med en pind, prøver nogle at stikke af, og måske kommer vi til at brække vinger eller ben på et par stykker. Men hvis vi kigger på bisværmen efter et minut, er der ikke synderlig forskel på før og efter slaget.
Sværmen er måske blevet lidt større eller mindre, men bierne flyver stadig sammen i en sværm, der har samme karakteristika, som før vi slog til den. Hvis en mørkt stof-sfære følger sådanne simple regler for bevægelse, siges den at have en attraktor, og det er sådan én danske forskere har påvist.
»Vores computersimuleringer og beregninger har for første gang vist, at mørkt stof-sfærer har en attraktor; det vil sige, at der er simple regler for, hvordan runde mørkt stof-sfærer opfører sig og ser ud,« siger astrofysiker og ph.d. lektor Steen Hansen ved Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet.
Resultaterne er publiceret i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Astrophysical Journal Letter.
»Vi har længe undret os over, at alle de observerede mørkt stof-sfærer opfører sig ens, så vi havde en idé om, at der måtte være en attraktor,« forklarer Steen Hansen.
Derfor skabte han sammen med to studerende computermodeller af mørkt stof-sfærer i perfekt ligevægt.
Derefter 'bankede' de til partiklerne, ligesom man ville kunne daske til bierne i en bisværm. Det foregik ved at flytte rundt på energien inde i partiklerne. Det viste sig, at alle mørkt stof-sfærer vendte tilbage til samme karakteristiske form, uanset hvordan de oprindelige strukturer så ud.
»Det, vi har fundet ud af, står i bund og grund i Newtons gravitations lov,« siger Steen Hansen.
»Men hvor Newtons lov er hysterisk kompliceret, når der er mange partikler tilstede, så beskriver den fundne attraktor opførslen af miliarder af partikler, udtrykt ved ganske få simple parametre,«forklarer han.
På den måde bidrager undersøgelsen til et lille skridt mod den filosofiske forståelse af de regler, der gælder i universet.
Undersøgelsen kan også bruges mere praktisk. For et par måneder siden måtte man acceptere en fejlmargin på op til 40 procent ved måling af massen på såkaldte dværggalakser eller stjernehober.
Efter denne danske undersøgelse kan man måle massen mere præcist, fordi den fundne attraktor gør det muligt at finde temperaturens tilstand.
Om undersøgelsen
Steen Hansen, lektor i astrofysik og de to studerende Martin Sparre og Diana Juncher har fundet 'attraktoren' ved at bruge computersimuleringer af 15 vidt forskellige mørkt stof-sfærer. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Astrophysical Journal Letter.
SV:Elektroner ?
Er der nogen grund til at det mørke stof ikke "simpelthen" kan være frie elektroner ?
De ville have meget svært ved at ramme hinanden og afgive "lys".- eller komme i vejen for paserende fotoner (?)
En elektrons masse er ca 1:1537 af et brintatoms og ca. 1:6.100 af et heliumatoms. Dark Matter menes at udgøre ca. 5 x massen af baryoner og der skulle følgelig være ca. ca. 13.000 frie (ikke-observerbart-stof)-elektroner for hvert 1 atom i universet.
Antallet af frie elektroner skulle altså i så fald være helt fantastisk stort og antallet af sammenstød med fotoner ligeledes enormt. Ved et sådant sammenstød sker der ofte en såkaldt Thomson Scattering, som vi så skulle observere (men ikke observerer) i et kolossalt omfang.
SV:Elektroner ?
Er der nogen grund til at det mørke stof ikke "simpelthen" kan være frie elektroner ?
De ville have meget svært ved at ramme hinanden og afgive "lys".- eller komme i vejen for paserende fotoner (?)
De interagerer godt nok med omgivelserne elektrisk, men hvis de er i overtal, ville de de så ikke blive "skubbet ud" af galaksernes indre, men alligevel "hænge på" i en sky, langt ude, takket være deres lave, men dog eksisterende masse..
Hej T Anker,
Ja, se f.eks på en galakse hob. Vi måler meget mørkt stof, selv helt inde ved den centrale del, så i det mindste må mørkt stof bestå af en blanding som bliver ladningsneutral. Hvis mørkt stof så bestod af en blanding af elektroner og positroner (eller protoner), så ville deres hastigheder inde i galakse hobe være så store, at de ville stråle i røntgen stråling (det ved vi simpelthen fordi vi kan måle det gravitationelle potentiale i galakse hobe). Det er let at måle røntgenstrålingen fra galakse hobe, og vi ser da, at den varme gas højest kan udgøre ca 15%. Resten må derfor bestå af noget andet end elektroner og positroner (eller protoner).
Nu kunne du så (helt naturlig og korrekt) spørge: kunne mørkt stof så ikke være en slags tung proton, som bare vekselvirker ganske svagt med fotoner. Jo, det kunne det godt. Observationer viser dog, at vekselvirkningen så må være mindst 10^6 gange mindre end mellem almindelige protoner og fotoner.
Hvis jeg skal være så ærlig som muligt, så ved vi imponerende lidt om det mørke stof. Det kunne være en helt lille ny partikel, eller det kunne være nogle relativt små sorte huller som kunne være skabt i det helt tidlige univers. Det kunne også være noget så almindeligt som den letteste supersymmetriske partikel, hvis en sådan eksisterer (det må vores venner i CERN fortælle noget om inden for de næste par år). Det eneste vi kan gøre idag er at observere begrænsninger på hvilke egenskaber disse partikler har.
Venligst, Steen
Elektroner ?
Er der nogen grund til at det mørke stof ikke "simpelthen" kan være frie elektroner ?
De ville have meget svært ved at ramme hinanden og afgive "lys".- eller komme i vejen for paserende fotoner (?)
De interagerer godt nok med omgivelserne elektrisk, men hvis de er i overtal, ville de de så ikke blive "skubbet ud" af galaksernes indre, men alligevel "hænge på" i en sky, langt ude, takket være deres lave, men dog eksisterende masse..