I det oändliga universum finns det något som trots decennier av forskning fortfarande undflyr mänsklig förståelse – mörk materia. Den kan inte ses, inte mätas direkt, och den sänder varken ut eller reflekterar ljus. Ändå tros den utgöra omkring 85 procent av all materia i kosmos. För forskare i Sverige och världen är frågan om vad mörk materia egentligen är en av de mest fascinerande gåtorna inom modern fysik.
Reklam
Ett universum fullt av osynlig massa
När astronomer började studera galaxers rörelser på 1900-talet, upptäckte de något märkligt: stjärnorna i galaxernas yttre delar rörde sig mycket snabbare än vad gravitationen från synlig materia kunde förklara. Enligt fysikens lagar borde dessa stjärnor kastas ut i rymden, men det skedde inte. Något osynligt verkade hålla galaxerna samman.
Detta ledde till hypotesen om ”mörk materia” – en form av materia som inte syns men som utövar gravitation. Den påverkar hur galaxer rör sig, hur ljus böjs i rymden, och hur universum har utvecklats sedan Big Bang.
Vad består mörk materia av?
Det finns många teorier, men ingen slutgiltig förklaring. En populär idé är att mörk materia består av ännu oupptäckta partiklar som inte reagerar med vanlig materia genom elektromagnetiska krafter. De kallas ofta WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles).
Andra forskare tror att mörk materia kan bestå av axioner – ultralätta partiklar som endast påverkar omgivningen genom gravitation. Det finns även mer exotiska hypoteser, till exempel att mörk materia består av små svarta hål eller att den är ett tecken på att vår förståelse av gravitation är ofullständig.
Svenska bidrag till forskningen
Sverige har en stark tradition inom astrofysik och partikelfysik, vilket gör landet till en viktig aktör i den internationella jakten på mörk materia. Vid Kungliga Tekniska högskolan (KTH), Uppsala universitet och Lunds universitet pågår flera projekt som analyserar data från rymdteleskop och partikeldetektorer.
Esrange Space Center i Kiruna har också spelat en roll i forskning som rör kosmiska strålningar och partiklar, vilka kan ge indirekta spår av mörk materia. Svenska forskare samarbetar med internationella organisationer som CERN i Schweiz, där partikelacceleratorer som Large Hadron Collider används för att försöka återskapa de energiförhållanden som rådde strax efter Big Bang.
Hur upptäcker man det osynliga?
Eftersom mörk materia inte avger ljus, måste forskare leta efter dess indirekta effekter. Ett sätt är att studera hur ljuset från avlägsna galaxer böjs av gravitationen – ett fenomen som kallas gravitationslinsning. Om ljuset böjs mer än väntat, tyder det på att det finns osynlig massa i vägen.
En annan metod är att leta efter partiklar som eventuellt kan uppstå när mörk materia kolliderar med sig själv eller med vanlig materia. Sådana kollisioner kan skapa små mängder energi som detekteras av känsliga instrument djupt under jordens yta, skyddade från annan strålning.
Ett kosmiskt pussel
Mörk materia är avgörande för att förstå hur universum har utvecklats. Utan den skulle galaxer inte ha kunnat bildas på det sätt de gjort. Den fungerar som ett slags osynligt skelett som håller samman universums strukturer.
