Ett steg närmare universums mörka materia

Forskare världen över letar febrilt efter universums mörka materia. Nu har forskare från Stockholms universitet kommit ett steg närmare gåtans lösning med en ny metod.

Universum är fortfarande ett mysterium. Det är endast känt vad cirka 5 procent av universum består av. Resten vet vi helt enkelt inte vad det är. Forskare har kommit så långt som till att veta att en stor del, cirka tjugotre procent av universum, består av en ny sorts materia. Denna materia har ingen sett och ingen vet vad den består av, så den har fått namnet mörk materia. Resterande cirka sjuttiotvå procent av universum består av något ännu mer gåtfullt som kallas mörk energi. Jan Conrad och Maja Llena Garde är forskare vid Fysikum, Stockholms universitet och Oskar Klein-centrum för kosmopartikelfysik och de hör till den internationella forskargrupp som har kommit ett stort steg närmare att hitta mörk materia med hjälp av en ny metod.

– Med vår nya metod har vi för första gången kunnat utesluta modeller som av många ansågs som de mest naturliga. Tidigare försök uppnådde inte samma känslighet. Dessutom är våra resultat särskilt pålitliga, säger Jan Conrad.

– Att det inte går att se mörk materia beror på att den inte interagerar med den materia vi känner till. Den avger inte heller något ljus utan är i det närmaste osynlig. Men det går att se att den påverkar den materia vi känner till.

– Vi ser hur galaxernas rotation påverkas av något som väger mycket men som inte syns. Vi ser även hur gasen i galaxkluster inte rör sig som den borde om det bara fanns synlig materia. Så vi vet att det finns något där. Frågan är bara vad. Många teoretiska modeller har utvecklats som förutspår partiklar som uppfyller det som krävs för att vara mörk materia. Men det krävs experiment för att avgöra om någon av dessa modeller kan vara sann, säger Jan Conrad.

Eftersom den mörka materian är osynlig kan vi bara se spåren efter den, och ett sätt att göra detta är att titta på ljus med väldigt hög energi, så kallad gammastrålning. Med hjälp av det satellitburna teleskopet Fermi Large Area Telescope kan forskare studera gammastrålningen och leta efter spår av mörk materia.

– Vi har tittat på gammastrålning från dvärggalaxer. Dessa galaxer är små och ljussvaga, men väldigt massiva, så de verkar bestå till stor del av mörk materia. Tyvärr har vi ännu inte sett någon gammasignal från mörk materia i dessa objekt, men vi kommer definitivt närmare. Vår nya metod går ut på att titta på flera dvärggalaxer samtidigt och kombinera observationerna på ett nytt sätt, vilket ger väldigt bra resultat. Det är en väldigt spännande tid för mörk materiaforskning, för vi kommer närmare och närmare, säger Maja Llena Garde.

– Detta är verkligen ett stort steg framåt i jakten på den mörka materian, säger föreståndaren för Oskar Klein-centrum, Lars Bergström. Jag har med min kollega Joakim Edsjö studerat dessa processer teoretiskt under mer än 10 år, men det är först nu som detta viktiga experimentella genombrottet sker. Nu hoppas vi bara att Jan, Maja och Fermi-teamet fortsätter denna spännande jakt med sin nya metod.

Forskargruppens resultat redovisas i tidskriften Physical Review Letters under artikelnamnet Constraining dark matter models from a combined analysis of Milky Way satellites with the Fermi Large Area Telescope.

Ytterligare information:
Maja Llena Garde,  doktorand, Fysikum, Stockholms universitet, e-post: mgarde@fysik.su.se, tfn: +46-8-5537 8731
Jan Conrad, docent, Fysikum, Stockholms universitet, e-post: conrad@fysik.su.se,tfn: +46-8-55378769