Pressemeddelelse

Hårdt slag mod teorier om mørkt stof?

18. april 2012

Det hidtil mest nøjagtige studie af stjerners bevægelser i Mælkevejen, har ikke fundet nogen spor af mørkt stof i et stort område omkring Solen. Ifølge almindeligt accepterede teorier burde Solens nabolag været fyldt med mørkt stof, et mystisk usynligt materiale, der kun kan påvises indirekte, fordi det påvirker omgivelserne med sin tyngdekraft. Men et nyt studie foretaget af et hold af astronomer i Chile har fundet ud af, at disse teorier ganske enkelt ikke passer med deres observationer. Det kan betyde, at forsøg på direkte at registrere partikler af mørkt stof her på Jorden, næppe vil få succes.

Ved hjælp af MPG/ESO 2,2 meter teleskopet på ESO La Silla-observatoriet og andre teleskoper har et forskerhold kortlagt bevægelserne af mere end 400 stjerner op til 13.000 lysår fra Solen. Med disse nye data har de beregnet massen af materiale i nærheden af Solen i et område, der er fire gange større end man nogensinde før har set på.

”Mængden af materiale, som vi kan udlede, passer meget godt med hvad vi ser – stjerner, støv og gas – i området omkring Solen,” siger holdleder Christian Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile). ”Men det giver ikke plads til det ekstra materiale – mørkt stof – som vi havde forventet. Vores beregninger viser, at det burde have vist sig meget tydeligt i vores målinger. Men det er der bare ikke!”

Mørkt stof er et mystisk stof, der ikke kan ses, men det viser sig, fordi det tiltrækker materiale omkring sig med sin tyngdekraft. Denne ekstra ingrediens i kosmos blev oprindelig foreslået for at forklare, hvorfor de ydre dele af galakser, herunder vores egen galakse Mælkevejen, roterer så hurtigt. I dag udgør det mørke stof dog også en væsentlig del af teorierne for, hvordan galakser dannes og udvikler sig.

Det er i dag almindelig accepteret, at denne mørke bestanddel udgør omkring 80 % af alt materiale i universet [1]. Alligevel har det mørke stof modstået alle forsøg på at afklare dets natur, der således stadig er uklar. Hidtil alle forsøg på at registrere mørkt stof i laboratorier her på Jorden har slået fejl.

Ved meget omhyggeligt at måle bevægelsen af mange stjerner, især dem der ligger udenfor Mælkevejens plan, har holdet arbejdet baglæns og har udledt hvor meget stof, der er til stede [2]. Bevægelserne er et resultat af den gensidige tyngdepåvirkning fra alt materiale, ligegyldigt om det er normalt stof som stjerner eller mørkt stof.

Astronomernes nuværende modeller for hvordan galakser dannes og roterer, tyder på, at Mælkevejen er omgivet af en halo af mørkt stof. De er ikke i stand til præcist at sige, hvilken form denne halo har, men de forventer at der skal være betydelige mængder i området omkring Solen. Men kun haloer af mørkt stof med en meget usandsynlig form – såsom en meget aflang form – kan forklare manglen af mørkt stof i det nye studie [3].

De nye resultater betyder også, at forsøg på at registrere mørkt stof her på Jorden ved at fange de sjældne vekselvirkninger mellem partikler af mørt stof og ”normalt” stof næppe vil være succesfulde.

”På trods af de nye resultater roterer Mælkevejen tydeligvis meget hurtigere, end synligt stof alene kan gøre rede for. Så hvis mørkt stof ikke er til stede, hvor vi havde forventet det, skal der findes en ny løsning for den manglede masse. Vores resultater modsiger de aktuelt accepterede modeller. Mysteriet om mørkt stof er lige blevet endnu mere mystisk. Fremtidige undersøgelser, såsom ESA’s Gaia-mission, vil være afgørende for at komme videre herfra,” slutter Christian Moni Bidin.

Noter

[1] Ifølge de aktuelle teorier skønnes mørkt stof at udgøre 83 % af stof i universet, hvor de resterende 17 % er normalt stof. En meget større mængde af mørkt energi menes også at være til stede i universet, men den menes ikke at påvirke bevægelserne af stjernerne i Mælkevejen.

[2] Observationerne blev foretaget ved hjælp af FEROS-spektrografen på MPG/ESO 2,2 meter teleskopet, Coralie-instrumentet på det schweiziske 1,2 meter Leonhard Euler-teleskop, MIKE-instrumentet på Magellan II-teleskopet og Echelle-spektrografen på Irene du Pont-teleskopet. De to førstnævnte teleskoper er placeret på ESO’s La Silla-observatorium, og de to sidstnævnte er placeret på Las Campanas Observatory begge i Chile. Mere end 400 røde kæmpestjerner i forskellige højder over Mælkevejens plan i retning mod den galaktiske sydpol blev inkluderet i dette arbejde.

[3] Teorier forudsiger, at den gennemsnitlige mængde af mørkt stof i Solens del af galaksen, bør ligge i intervallet 0,4-1,0 kg mørkt stof i et volumen på størrelse med Jorden. De nye målinger finder 0,00 ± 0,07 kg mørkt stof i et volumen på størrelse med Jorden.

Mere information

Disse resultater præsenteres i artiklen “Kinematical and chemical vertical structure of the Galactic thick disk II. A lack of dark matter in the solar neighborhood”, af Moni-Bidin m.fl., der udkommer i The Astrophysical Journal.

Holdet består af 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 år 2012 er der 50-års jubilæum for grundlæggelsen af det Europæiske Syd Observatorium (ESO). ESO er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 15 medlemslande: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. ESO’s aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser inden for astronomi. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys samt to kortlægningsteleskoper. VISTA arbejder i infrarødt lys og er verdens største kortlægningsteleskop, mens VLT Survey Telescope (VST) er det største teleskop, der udelukkende er bygget til at kortlægge himlen i synligt lys. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 40 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Videnskabelig artikel: ApJ fortryk
• Billeder af MPG/ESO 2,2 meter teleskopet
• Billeder af det schweiziske 1,2 meter Leonhard Euler-teleskop

Kontakter

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

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

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

Rory Smith
Universidad de Concepción
Concepción, Chile
E-mail: 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-mail: rhook@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1217 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.