Nu är vinnaren i vår stora halloweentävling utsedd! Tävlingen gick ut på att skriva en kort artikel på temat mörk materia, och vinnaren är 17-åriga Miranda Jäderling från Bromma! Här kan du läsa hennes artikel, som också kommer att publiceras i nästa nummer av vår medlemstidning Populär Astronomi. På andra- och tredje plats kommer Patrik Forsgren, 20, och Filippa Larsson, 17.

Förstapriset; boken Mörket vid tidens ände, signerad av författaren Ulf Danielsson.

Stort tack för alla intressanta och välskrivna bidrag! Det är jättekul att så många av er medlemmar har varit med och tävlat och det har varit svårt för juryn att utse det vinnande bidraget. Här kan du läsa mer om tävlingen.

1:a pris går till Miranda Jäderling, 17 år, som får Ulf Danielssons bok Mörkret vid tidens ände och två biobiljetter hemskickade inom kort. Mirandas artikel kommer också att finnas att läsa i nästa nummer av vår medlemstidning, Populär Astronomi. Stort grattis, Miranda! Utöver vinnarbidraget har juryn utsett en andra- och tredjepristagare som får en biobiljett vardera. 2:a pris går till Patrik Forsgren, 20 år från Umeå, och 3:e pris går till Filippa Larsson, 17 år från Karlstad. Stort grattis till samtliga vinnare, och återigen stort tack för alla fina bidrag!

De tre vinnarbidragen finns att läsa nedan:

 

Mörk materia – att se det som inte går att se

Skribent: Miranda Jäderling, 17

Universum är ett av mänsklighetens största mysterier. I årtusenden har vi blickat upp mot stjärnorna och undrat över vad som egentligen finns därute. Med allt mer avancerad teknologi kan dagens forskare börja svara på allt fler av dessa frågor, men för varje svar vi finner dyker åtskilliga nya frågor upp. Något som det fortfarande forskas och spekuleras kring idag är mörk materia.

Mörk materia är en form av osynlig materia som astronomer tror utgör 80 % av all materia i universum. Den går inte att se och den interagerar inte med andra partiklar på samma sätt som vanlig materia eller antimateria gör, vilket gör den svår att studera. Det enda som gör att vi vet att den existerar är dess indirekta påverkan på vanlig materia genom gravitation. Det mesta av den mörka materian verkar finnas i och runt galaxer. Teorin om mörk materia används bland annat för att förklara galaxers snabba rotation, varför stjärnor i utkanten av galaxer inte slungas ut i tomma rymden och varför materia är utspritt i universum på det sätt det är.

Kolliderande svarta hål sänder ut gravitationsvågor som vi kan detektera på jorden. Kanske kan gravitationsvågsdetektorerna även kasta ljus över den mörka materian?

Något som skulle kunna kasta nytt ljus över den mörka materian är gravitationsvågor, vågor i rumtiden som innan förra året inte var direkt observerade. De uppkommer bl.a. när två svarta hål eller två neutronstjärnor roterar kring varandra med höga hastigheter för att sedan kollidera. Med hjälp av speciella gravitationsvågsdetektorer – den uppfinning som vann årets Nobelpris i fysik – kan man nu upptäcka och mäta dessa gravitationsvågor. Vissa forskare menar att detta skulle kunna hjälpa oss att ”se” mörk materia, eftersom mörk materia har massa och därmed böjer rum-tiden enligt gravitationens lagar. Därför skulle de teoretiskt sett kunna ge uppkomst till gravitationsvågor. Detta är förstås än så länge bara en teori, eftersom tekniken är så pass ny, men om dessa forskare har rätt skulle gravitationsvågor kunna bekräfta eller avfärda den mörka materians existens.

En alternativ förklaring, förutom mörk materia, till de märkliga observationer vi gjort, framför allt för spiralgalaxers snabba rotation, är att vi använder fel naturlagar i våra beräkningar. Det finns många hypoteser om hur vi skulle kunna ändra lagarna matematiskt för att stämma med observationerna. Dessa teorier föreslår att de lagar vi känner till kanske inte gäller på så stora avstånd eller under de förhållanden som råder utanför vårt solsystem. En teori kallas Modified Newtonian Dynamics (MOND) och beskriver hur Newtons lagar och den allmänna gravitationskonstanten G, inte är desamma i yttre rymden som under de ”vanliga” förhållandena på jorden.

Mörk materia är något vi vet skrämmande lite om, med tanke på hur mycket av det som omger oss. Med hjälp av nya upptäckter, som gravitationsvågor, kan vi ta reda på mer och mer, kartlägga den mörka materian i vårt universum, och kanske till och med se det som inte går att se.

 

En alternativ hypotes till mörk materia

Skribent: Patrik Forsgren, 20

Mörk materia förklarar varför rotationshastigheten hos galaxer inte minskar med avståndet från centrum. Men kanske finns det alternativa förklaringar som förklarar observationerna, som inte kräver mörk materia?

Under senaste århundradet har konceptet om den mörka materian respektive energin varit en av astronomins största mysterier. Men nyligen har en forskare på Université de Genéve föreslagit en ny modell som förklarar universums expansion och himlakroppars rörelser inom galaxen utan varken mörk materia eller mörk energi.

Förr i tiden antog den schweiziska astronomen, Fritz Zwicky, att det existerar en speciell typ av osynlig materia. Med det antagandet, samt tidigare modeller, stärktes bevisen för att mörk materia var drivkraften för universums expansion såväl som stjärnors hastigheter.

Mannen bakom den nya hypotesen, André Maeder, professor vid universitetets astronomiavdelning, hävdar att man tvingas begrunda rymdens beskaffenhet från en annan infallsvinkel vid studiet av expansionen och kroppars rörelser. Han konstaterar att tomrummets egenskaper förblir oförändrade efter utvidgning eller sammandragning av rumtiden – något som kallas för skalinvarians inom teoretisk fysik.

Till skillnad från den påstådda mörka materian sägs dess kontrast, mörk energi, vara starkare än den Newtonska gravitationsenergin. Men överraskande nog har ingen upptäckt någon av dessa mystiska komponenter i rymden.

Maeders hypotes fick stöd via Einsteins allmänna relativitetsteori samt Newtons lagar om acceleration efter att ett experiment utförts med en modell förankrad i tomrummet. Modellens ekvationer redogör om rumtidens expansion utan att väga in exotiska partiklar eller okänd energi. Dessutom verkar tidigare experiment på stjärnors hastighet samt svängningar också tyda på en förklaring via den invarianta tomrumshypotesen istället för mörk materia.

Som läget ser ut lär denna idé komma att bli en stor kontrovers som väcker debatt inom populärastronomin. För Maeders del och i avseendet av astronomins olösta gåtor påvisar detta fynd att naturvetenskapen inte kan tas för givet. Om den invarianta tomrumshypotesen stärks av fler belägg riskerar teorin om mörk materia (och energi) att bli 2000-talets flogiston.


Den mörka sidan av universum

Skribent: Filippa Larsson, 17

Mörk materia utgör en stor del av universum.

I universum finns planeter, galaxer, stjärnor och mängder av gas och stoft ur vilka nya stjärnor föds men detta utgör endast några procent. Vad är då det andra? Det är den mörka sidan av universum, mer känt som mörk energi och mörk materia.

Mörk materia är den delen av universums mörka sida som jag kommer att fokusera på. Först reder vi ut vad begreppet innebär. En stor del av all materia är just mörk materia och den är helt okänd. Det enda sättet som vi kan påvisa att den existerar är från dess gravitationella påverkan på vanlig materia och om det inte fanns mer materia än det som syns så skulle inte galaxernas yttre delar rotera i den fart som de gör. De roterar med sådan hastighet att tyngdkraften genererad av den observerbara materian inte möjligen skulle kunde hålla dem ihop; de borde ha slitit sig ifrån varandra för länge sedan. Den extra massan som den mörka materian ger, ger galaxer den extra gravitationen de behöver för att hålla sig intakta.

Den mörka materian finns överallt i Vintergatan även om vi inte ser den eftersom att den varken absorberar, reflekterar eller avger ljus. Just därför finns det komplikationer när det gäller att detektera den mörka materian. Det finns dock teorier och idéer om vad just mörk materia skulle kunna vara. Skulle det kunna vara en ny partikel? I Cern låter man partiklar röra sig nära ljushastigheten i en tunnel där det finns detektorer. Man låter partiklarna kollidera och sedan analyserar man kollisionerna. Vissa teorier förekommer som handlar om att man skulle kunna skapa mörk materia på detta sättet men det är inget som är bevisat än så länge.

Sedan finns det även teorier som är fysik utöver standardmodellen, (standardmodellen är lite förenklat en teoretisk modell som beskriver alla typer av växelverkan mellan elementarpartiklar exklusive gravitationen). En av teorierna handlar om supersymmetri som då är en antagen symmetri som skulle kunna finnas bland elementarpartiklarna. Om någon av dessa teorierna ovan skulle visa sig vara sanna så skulle förståelsen för fysik både vidgas och ändras.

Ännu en teori spekulerar bland annat om extra dimensioner som skulle kunna vara en parallell värld av mörk materia som har väldigt lite gemensamt med den materian som vi känner till idag förklarat som en ”Hidden Valley”. Även om konkreta bevis inte existerar så kan sådana här förslag vara exakt lika korrekta som teorin om nya partiklar. Enligt mig så är det just det som gör mörk materia så intressant. Frågan är om vi kommer att upptäcka den mörka sidan av universum imorgon, om fyrtio år eller om den kommer att förbli mörk för all framtid.

 

Kommer vi någonsin att få reda på vad mörk materia faktiskt är, eller kommer den att förbli mörk för alltid?