5 grundläggande obesvarade frågor med mörk materia

Sedan minst 1920-talet har en hypotese genomsyrat astronomiens värld: universum innehåller mer materia än vi kan se med blotta ögat. På 1930-talet märkte den schweiziska astronomen Fritz Zwicky att galaxer i ett avlägset kluster kretsade kring varandra i en snabbare takt än vad man kunde förvänta sig med tanke på deras synliga massor. Han föreslog att ett osynligt ämne, som han kallade mörk materia, skulle kunna dra dessa galaxer tillsammans.

• Rösta på nyfiken Mega som årets geekpress vid Golden Cube Award 2019!

Denna idé var svårare att bevisa än stöd, eftersom det inte fanns några bevis på denna mystiska fråga än. Även med kraftfulla teleskop som Hubble och Kepler har det ännu inte upptäckts, men dess existens har alltid varit mer än en sannolikhet, men en stark möjlighet. Cirka 85% av universumets massa består av material som forskare inte kan se - mörk materia, för att komplicera frågor, avger inte ljus eller energi. Så skulle det betyda studiet av universum?

"Stjärnornas rörelser berättar hur mycket det spelar roll, " sa Yale University-forskaren Pieter van Dokkum, som ledde teamet som identifierade Dragonfly 44-galaxen, som nästan helt består av mörk materia.

1. Vad är mörk materia?

Ingen vet säkert. Vissa forskare har till och med antagit att det skulle bestå av små svaga stjärnor och svarta hål, men detaljerade observationer har inte avslöjat tillräckliga föremål för att förklara det inflytande som mörk materia har på andra himmelkroppar.

Den mest accepterade hypotesen är att den bildas av ett hypotetiskt element som kallas Low Interaction Mass Particle (eller WIMP) som skulle bete sig som ett neutron - förutom att det är mellan 10 och 100 gånger tyngre.

2. Kan vi upptäcka mörk materia?

Om mörk materia är gjord av WIMP: er, skulle de vara överallt, osynliga och nästan omöjliga. Även om de vanligtvis inte interagerar med vanligt ämne, är det hypotetiskt möjligt för en mörk materiapartikel att träffa en proton eller elektron när den rör sig genom rymden. Så i årtionden har forskare experimenterat med att studera ett stort antal vanliga underjordiska partiklar, där de är skyddade från störande strålning som kan härma en kollision mellan mörk materia och partiklar. Inga pålitliga upptäckter har gjorts.

I början av 2019 rapporterade det kinesiska PandaX-experimentet den senaste upptäckten av WIMP.

3. Består mörk materia av mer än en partikel?

Alla har hört talas om protoner, elektron och neutroner, och vissa känner till neutrinoer, muoner och pioner. Forskare undrar sedan om mörk materia också är komplicerad. "Det finns ingen anledning att anta att all mörk materia i universum är gjord av bara en typ av partikel, " säger Harvard University fysiker Andrey Katz. Enligt honom kan mörka protoner kombineras med mörka elektroner för att bilda mörka atomer, vilket ger konfigurationer lika varierande och intressanta som de som finns i den synliga världen. Himlen är bokstavligen gränsen.

4. Vilka egenskaper har mörk materia?

Enligt vissa teorier måste partiklar av mörkt material ha sina egna antipartiklar, och båda skulle förstöra varandra. Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) -experimentet vid International Space Station (ISS) har letat efter tecken på denna förintelse sedan 2011 och har upptäckt hundratusentals händelser. Trots det är forskare fortfarande inte säkra på om de kommer från mörk materia, eftersom de inte ens vet exakt vad mörk materia är.

5. Finns mörk materia i hela galaxen?

Det verkade vara den kraft som förenar stora strukturer, såsom galaxer och galaktiska kluster; men i början av 2019 meddelade astronomer att de hade hittat galaxen NGC 1052-DF2, med nästan ingen mörk materia alls. "Tydligen är det inte ett krav att en galax bildas, " sade Pieter van Dokkum då. En annan grupp astronomer publicerade emellertid en analys som tyder på att den nya galaxen hade mer mörk materia än tidigare antydts.