eso1217no — Pressemelding

Teorier for mørk materie i alvorlige vansker?

Ny studie finner overraskende mangel på mørk materie i Solas nabolag

18 April 2012

Den hittil mest nøyaktige studie av stjernenes bevegelser i Melkeveigalaksen vår har ikke funnet noe bevis for mørk materie i et stort volum omkring Sola. Ifølge allment aksepterte teorier burde Solas nabolag være fylt med mørk materie, et mystisk usynlig stoff som bare kan oppdages indirekte via gravitasjonskraften det utøver på omgivelsene. Men et team av astronomer i Chile har funnet ut at disse teoriene rett og slett ikke passer overens med de observasjonelle fakta. Det kan innebære at forsøk på å oppdage mørk materie-partikler her på Jorda mest sannsynlig ikke vil føre fram.

Ved hjelp av MPG/ESOs 2,2-metersteleskop ved La Silla-observatoriet, samt andre teleskoper, har et forskerteam kartlagt bevegelsene til mer enn 400 stjerner i avstander opptil 13 000 lysår fra Sola. Med bakgrunn i de nye dataene har de beregnet massen til alt materiale i nærheten av Sola i et område som er fire ganger større enn det man noensinne før har sett på.

"Den totale massen vi utledet, samsvarer meget godt med det vi ser – altså stjerner, støv og gass – i området rundt Sola," sier teammedlem Christian Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile). "Problemet er at dette ikke gir rom for det forventede ekstramaterialet, nemlig mørk materie. Våre beregninger viser at denne materien burde ha vist seg meget tydelig i våre målinger. Men den var bare ikke der!"

Mørk materie er en mystisk substans man ikke kan se, men som avslører seg ved gravitasjonskraften den utøver på objekter og materiale omkring seg. Denne tilleggsingrediensen i kosmos ble opprinnelig foreslått for å forklare hvorfor de ytre delene av galaksene, inkludert vår egen Melkevei, roterte så raskt. I dag inngår mørk materie også som en vesentlig komponent i teorier for hvordan galaksene ble dannet og har utviklet seg.

Det hersker for tiden bred enighet om at mørk materie utgjør om lag 80 % av massen i universet [1], til tross for at vi ikke har klart å avsløre dens natur. Alle forsøk på å påvise mørk materie i laboratorier her på Jorda har så langt mislyktes.

Ved å nøyaktig måle bevegelsene til en rekke stjerner, spesielt de som ligger over eller under Melkeveiens rotasjonsplan, kunne astronomteamet utlede hvor mye materie, eller masse, som er til stede i et gitt område [2]. Stjernenes bevegelser er et resultat av de gjensidige gravitasjonskreftene mellom alt stoff, uavhengig av om det er vanlig materie som f.eks. stjerner, eller mørk materie.

Eksisterende modeller for hvordan galakser dannes og roterer, tilsier at Melkeveien er omgitt av en stor halo av mørk materie. Det har så langt ikke vært mulig å forutsi eksakt hvilken form denne haloen har, men man venter å finne betydelige mengder av den i området rundt Sola. Det er imidlertid bare veldig usannsynlige fasonger på haloen – som eksempelvis en svært avlang form – som kan forklare den overraskende mangelen på mørk materie som denne nye studien har avslørt [3].

Resultatene innebærer dessuten at forsøk på å oppdage mørk materie her på Jorda, ved å se etter de sjeldne vekselvirkningene mellom partikler av mørk materie og "vanlig" materie, mest sannsynlig ikke vil føre fram.

"Uansett hva de nye resultatene sier, så roterer Melkeveien mye raskere enn det som er mulig hvis en bare regner med den synlige materien. Vi vet derfor at det i tillegg må eksistere mer masse, og da av den 'mørke' typen. Hvis mørk materie ikke finnes der astronomene forventer den skal være, må vi lete etter en ny løsning på problemet med den manglende massen. Våre resultater motsier dagens aksepterte modeller. Mysteriet rundt mørk materie har nå blitt enda mer mystisk. Framtidige kartlegginger, slik som ESAs Gaia-prosjekt, vil være avgjørende for å komme videre i dette spørsmålet," avslutter Christian Moni Bidin.

Fotnoter

[1] Ifølge dagens teorier utgjør mørk materie 83 % av all materie i universet, mens de resterende 17 % er vanlig stoff. Kosmos domineres likevel av mørk energi, men den ventes ikke å påvirke stjernenes bevegelser i galaksen vår.

[2] Observasjonene ble utført med FEROS-spektrografen på MPG/ESOs 2,2-metersteleskop, Coralie-instrumentet på det sveitsiske Leonhard Euler-teleskopet, MIKE-instrumentet på Magellan II-teleskopet og eshelle-spektrografen på Irene du Pont-teleskopet. Alle teleskopene ligger i Chile; de to førstnevnte holder til ved ESOs La Silla-observatorium, mens de to siste tilhører Las Campanas-observatoriet. I denne studien inngikk totalt mer enn 400 røde kjempestjerner i vidt forskjellige høyder over galakseplanet i retning mot den galaktiske sørpol.

[3] Teoriene forutsier at det i Solas posisjon i galaksen bør finnes i gjennomsnitt mellom 0,4 og 1,0 kg mørk materie i et volum på størrelse med Jorda. De nye målingene fant 0,00 ± 0,07 kg mørk materie i et volum på størrelse med Jorda.

Mer informasjon

Denne studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen The Astrophysical Journal: "Kinematical and chemical vertical structure of the Galactic thick disk II. A lack of dark matter in the solar neighborhood" av Moni-Bidin et al.

Forskerteamet består av C. Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile), G. Carraro (European Southern Observatory, Santiago, Chile), R. A. Méndez (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile) og R. Smith (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile).

I 2012 feirer European Southern Observatory (ESO) 50-årsjubileum. ESO er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 15 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal driver ESO Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskop. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er den europeiske partner i et revolusjonerende teleskop kalt ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. ESO planlegger for tiden et ekstremt stort optisk/nær-infrarødt teleskop som har fått betegnelsen E-ELT: European Extremely Large Telescope. Med en speildiameter på rundt 40 meter vil dette bli det største "øye" i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Christian Moni Bidin
Universidad de Concepción
Concepción, Chile
Tlf.: +56 9 9210 3235
E-post: cmbidin@astro-udec.cl

Giovanni Carraro
ESO
Santiago, Chile
E-post: gcarraro@eso.org

René A. Méndez
Department of Astronomy, University of Chile
Santiago, Chile
E-post: rmendez@u.uchile.cl

Rory Smith
Universidad de Concepción
Concepción, Chile
E-post: rsmith@astro-udec.cl

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1217 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO. Norske kontakter er astronomene Jan-Erik Ovaldsen og Andreas O. Jaunsen. Pressemeldingen er oversatt av JEO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1217no
Navn:Dark Matter, Milky Way
Type:• Milky Way
• Milky Way : Cosmology : Phenomenon : Dark Matter
Facility:MPG/ESO 2.2-metre telescope
Science data:2012ApJ...751...30M

Bilder

Kunstnerisk framstilling av den forventede fordeling av mørk materie rundt Melkeveien
Kunstnerisk framstilling av den forventede fordeling av mørk materie rundt Melkeveien
Kunstnerisk framstilling (med tekst) av den forventede fordeling av mørk materie rundt Melkeveien
Kunstnerisk framstilling (med tekst) av den forventede fordeling av mørk materie rundt Melkeveien

Videoer

Kunstnerisk framstilling av den forventede fordeling av mørk materie rundt Melkeveien
Kunstnerisk framstilling av den forventede fordeling av mørk materie rundt Melkeveien

Se også