Hva har de funnet i rommet?

Vitenskapens verden summer etter at forskere kan ha oppdaget det beste sporet av mørk materie til nå.

Det er sensoren Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-2), installert på Den internasjonale romstasjon (ISS), som er kilden til begeistringen. AMS er designet for å oppfatte kollisjoner mellom materie og antimaterie og har registrert mer enn 25 milliarder partikkelhendelser siden 2011 - inkludert 400.000 positroner.

Positronet er den «mørke dobbeltgjengeren» til elektronet - og dette er den største samlingen av antimaterie noen gang observert i rommet, skriver nettsiden wired.com.

Fysikere håper nå at AMS-sensoren på ISS kan gi etterlengtede svar på et av de største mysteriene i moderne fysikk.

Fysiker og nobelprisvinner Samuel Ting forklarte på en konferanse på CERN onsdag at dataene viser et «uventet nytt fenomen», men sier samtidig at det for tidlig å si om fenomenet er spor av mørk materie - eller er av mer hverdagslig art.

Forskere tror partikler fra mørk materie av og til bør kollidere og brytes ned til positroner og elektroner - som AMS kan oppdage. Et signal på mørk materie vil være at forholdet mellom positroner relatert til elektroner vil øke ved høyere energier og så fall raskt igjen.

Problemet er at verdensrommet er temmelig kompleks, og det finnes en rekke andre scenarioer som vil gi omtrent det samme «avtrykket» - plant annet pulsarer som sender ut elektromagnetisk energi. Energien avtar imidertid saktere i pulsarsignalet enn hva som er forventet fra mørk materie - og det er situasjonen også med de nye dataene fra AMS.

Signalet som er registrert med AMS synes å komme enhetlig fra alle deler av verdensrommet, noe som indikerer at det er én kilde - ikke mange forskjellige fenomener.

Det må imidlertid flere målinger til for å kunne slå fast at dette har noe med mørk materie å gjøre.

Forfatter og The Guardians vitenskapskribent Stuart Clark er blant skeptikerne til funnene. Samuel Ting uttalte at dataene fra AMS «støtter teorien om mørk materie, men kan ikke utelukke pulsarer». Clark skriver at Ting gjerne kunne ha sagt at «resultatet så langt har ingenting nytt å si om kilden til antimaterie».

Fysker Richard Gaitskell ved Brown-universitetet lar seg heller ikke imponere. Han leder et annet prosjekt som også har som mål å finne mørk materie, Large Underground Xenon Experiment.

- Et brått fall ville vært en rykende pistol for mørk materie. Dessverre viser ikke dataene noe slikt foreløpig, sier han til Los Angeles Times.

Fysiker og daglig leder Gunnar Mæhlum i Integrated Detector Electronics AS har levert cirka 2000 mikrokretser til AMS detektoren. Han mener funnene som er publisert, er viktige.

- De har funnet flere positroner enn forventet ut i fra kjente teorier, og det betyr at det kan ligge noe der som vi ikke kjenner til fra før av, noe nytt for oss. Det kan være dette berømte mørke materiet, sier han til Side3.

Han forklarer at AMS er helt unik, og at det ville ha vært umulig å gjøre disse målingene uten denne detektoren.

- Det er ikke en hverdagslig oppdagelse dette, men på en annen side har de ikke funnet så mye nytt. Samuel Ting balanserer behovet for nyheter opp mot de vitenskapelige dataene, og jeg tror han er på ganske trygg grunn.

- Det vil samtidig ta lang tid for en kan vise at dette virkelig er målinger av mørk materie, i alle fall et par år, sier fysikeren.

Hva er mørk materie?

Mørk materie er et mystisk, usynlig stoff som vi bare har kunnet oppdage indirekte via gravitasjonskraften det utøver på omgivelsene.

På bakgrunn av Einsteins teori fra 1915 har man trodd at den eneste langtrekkende naturlige kraften som kunne påvirke utviklingen av universet, var gravitasjonen. Derfor forventet man altså at galaksene ville trekke på hverandre, og dermed sakke ned farten på universets utvidelse etter big bang.

Dette stemmer imidlertid ikke, universet akselererer faktisk.

Nøyaktig hva som er feil, vet vi ennå ikke. Vi vet rett og slett ikke hva denne frastøtende kraften er, og omtaler den kun som «mørk energi».

Ifølge Wikipedia er mørk energi en hypotetisk form for energi som gjennomsyrer alt rom og bidrar til å øke universets ekspansjonsrate. Hypotesen om mørk energi er den mest brukte måten å forklare nyere observasjoner som antyder at universet utvider seg raskere og raskere.

I kosmologiens standardmodell utgjør mørk energi rundt 74 prosent av all masse/energi, eller 74 prosent av universets «innhold» om man vil. Mørk materie utgjør 22 prosent mens bare 4 prosent er vanlig materie.

(Se også faktaboks)

Bare tull?

Astronomer har så langt ikke funnet mørk materie, noe som i april 2012 fikk den europeiske romorganisasjonen ESO til å stille spørsmålet om teoriene for mørk materie er i alvorlige vansker.

Bakgrunnen var en studie som fant overraskende mangel på mørk materie rundt solen vår. Ifølge dagens modell bør solas nabolag være fylt av det usynlige stoffet.

Det er et team av astronomer i Chile som har gjort studien.

- Teamet har funnet ut at teoriene rett og slett ikke passer overens med de observasjonelle fakta. Det kan innebære at forsøk på å oppdage mørk materie-partikler her på jorda mest sannsynlig ikke vil føre fram, opplyser ESO.

Ved hjelp av 2,2-metersteleskopet ved La Silla-observatoriet, samt andre teleskoper, har forskerteamet kartlagt bevegelsene til mer enn 400 stjerner i avstander opptil 13.000 lysår fra sola.

Med bakgrunn i de nye dataene har de beregnet massen til alt materiale i nærheten av sola i et område som er fire ganger større enn det man noensinne før har sett på.

- Den totale massen vi utledet, samsvarer meget godt med det vi ser – altså stjerner, støv og gass – i området rundt sola, sier teammedlem Christian Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile).

- Problemet er at dette ikke gir rom for det forventede ekstramaterialet, nemlig mørk materie. Våre beregninger viser at denne materien burde ha vist seg meget tydelig i våre målinger. Men den var bare ikke der! sier han.

Eksisterende modeller for hvordan galakser dannes og roterer, tilsier at Melkeveien er omgitt av en stor halo av mørk materie.

Det har så langt ikke vært mulig å forutsi eksakt hvilken form denne haloen har, men man venter altså å finne betydelige mengder av den i området rundt sola. Det er imidlertid bare veldig usannsynlige fasonger på haloen – som eksempelvis en svært avlang form – som kan forklare den overraskende mangelen på mørk materie som denne nye studien har avslørt.

Mysteriet har blitt enda mer mystisk

- Uansett hva de nye resultatene sier, så roterer Melkeveien mye raskere enn det som er mulig hvis en bare regner med den synlige materien. Vi vet derfor at det i tillegg må eksistere mer masse, og da av den «mørke» typen. Hvis mørk materie ikke finnes der astronomene forventer den skal være, må vi lete etter en ny løsning på problemet med den manglende massen, forteller Christian Moni Bidin.

- Våre resultater motsier dagens aksepterte modeller. Mysteriet rundt mørk materie har nå blitt enda mer mystisk. Framtidige kartlegginger, slik som ESAs Gaia-prosjekt, vil være avgjørende for å komme videre i dette spørsmålet, avslutter han.

Interessert i vitenskap ? Vi også, her er noen anfalinger: