Pressmeddelande

Mörk materia saknas i solens närhet

Teorier om den mörka materian kan hotas enligt ny studie

18 april 2012

Den mest noggranna studien hittills av hur stjärnorna i Vintergatan rör sig har inte hittat några bevis för mörk materia i ett stort område runt solen. Enligt dagens allmänt accepterade teorier borde rymden i vår närhet vara fylld av mörk materia. Detta mysteriska och osynliga ämne kan bara detekteras med indirekta metoder, tack vare dess gravitationella effekt. Men en ny studie gjord av astronomer i Chile har funnit att teorierna inte kan stämma överens med observationerna. Det kan betyda att experiment som försöker att detektera mörk materie-partiklar på jorden sannolikt kommer att misslyckas.

Astronomer har använt MPG/ESO:s 2.2 metersteleskop vid ESO:s observatorium La Silla , tillsammans med andra teleskop, för att studera hur 400 stjärnor, som mest 13 000 ljusår från solen, rör sig. Från de nya mätningarna har de räknat ut massan för material i närheten av solen, i en volym som är fyra gånger större än tidigare beräkningar.

Christian Moni Bidin vid Institutionen för astronomi vid Concepciónuniversitet i Chile har lett studien:

- Mängden materia som vi kommit fram till stämmer bra med det vi ser - stjärnor, stoft och gas - i det här området runt solen. Men därför lämnas inget utrymme för extra - mörk - materia, som vi hade förväntat oss. Våra beräkningar visar att sådan materia borde synts tydligt i våra mätningar. Men den finns inte där!

Mörk materia är ett mystiskt ämne som vi inte kan observera direkt. Den känns igen genom dess gravitationella attraktion på material runt omkring den. Ursprungligen föreslogs mörk materia för att förklara varför galaxers yttre delar, inklusive vår egen Vintergata, roterade så snabbt. Idag är mörk materia även en viktig del i teorier om hur galaxer bildas och utvecklas.

Idag är det allmänt accepterat att den mörka materien utgör ungefär 80 procent av all materia i universum [1], trots att man än idag inte vet vad den består av. Alla försök hittills att detektera mörk materia i laboratorier på jorden har misslyckats.

Forskarna mätte noggrannt många stjärnors rörelser i galaxen, i synnerhet stjärnor som befinner sig långt från Vintergatans plan. Utifrån mätningarna kunde de sedan räkna ut hur mycket materia som finns i stjärnornas närhet [2]. Rörelserna beror på den gemensamma gravitationella attraktionen för all materia, både synlig (stjärnor till exempel) och mörk materia.

Dagens modeller för hur galaxer bildas och hur de roterar antyder att Vintergatan omges av en så kallad “halo” av mörk materia. Teorierna kan inte exakt förutsäga vilken form halon har. Ändå förväntas betydande mängder materia ligga i solens närhet. Bristen på mörk materia som den här studien visar kan bara förklaras om halon är till exempel mycket avlång, något som tycks vara osannolikt [3].  

Experiment pågår som försöker registrera mörk materia på jorden genom att leta sällsynta växelverkningar mellan den mörka materian och vanlig materia. De nya forskningsresultaten betyder också att sådana experiment kan komma att misslyckas.

Christian Moni Bidin avslutar:

- De nya resultaten till trots, roterar ändå Vintergatan mycket snabbare än den borde göra om bara den synliga materien existerade. Om den mörka materia då inte finns där vi förväntade oss, behövs en ny lösning på problemet om massan som saknas. Våra resultat säger emot de för närvarande accepterade modellerna. Mysteriet mörk materia har just blivit ännu mer mystiskt. Framtida stjärnkartläggningar, som ESA:s satellit Gaia, kommer att vara avgörande för att komma vidare.

Noter

[1] Mörk materia står enligt dagens teorier för 83 procent av all materia i universum. De resterande 17 procent av universums massa utgörs av vanlig materia. Universum tycks dessutom innehålla en mycket större mängd av så kallad mörk energi, men den väntas inte påverka hur stjärnorna rör sig inuti Vintergatan.

[2] Observationerna gjordes med spektrografen FEROS på MPG/ESO:s 2,2-metersteleskop, instrumentet Coralie på det schweiziska 1,2-meters Leonhard Euler-teleskop, instrumentet MIKE på teleskopet Magellan II samt échellespektrografen på Irene du Pont-teleskopet. Av dessa teleskop ligger alla i Chile, de första två vid ESO:s La Silla-observatorium, och de andra två vid Las Campanas-observatoriet. I mätningskampanjen ingick observationer av fler än 400 röda jättestjärnor vid olika avstånd från galaxens mittplan i riktning mot den galaktiska sydpolen.

[3] Enligt teorier borde en volym i rymden stor som jorden som ligger i solens del av galaxen innehålla i snitt mellan 0,4 och 1,0 kilogram av mörk materia. De nya mätningarna uppskattar denna massa till 0.00 kilogram med en säkerhetsmarginal (1-sigma) på 0.07 kg.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel, “Kinematical and chemical vertical structure of the Galactic thick disk II. A lack of dark matter in the solar neighborhood”, av Moni-Bidin m. fl. som snart publiceras i tidskriften Astrophysical Journal.

Forksningsteamet 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) och R. Smith (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile).

År 2012 är det 50 år sedan Europeiska sydobservatoriet (ESO) grundades. ESO är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av ett europeiskt extremt stort teleskop i 40-metersklass för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln (pdf-format)
• Bilder på MPG/ESO:s 2.2-metersteleskop
• Bilder på det schweiziska 1.2-meters Leonhard Euler-teleskopet
  
  

Kontakter

Christian Moni Bidin
Universidad de Concepción
Concepción, Chile
Tel: +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
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1217 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.