Mørkt stof – Fysikleksikon - Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Fysikleksikon > M > Mørkt stof

23. december 2013

Mørkt stof

Grundbeskrivelse

Det stof, vi kender fra hverdagen, og som planeterne og stjernerne er lavet af, er kun en lille del af stoffet i Universet. Rummet er fyldt af ca. 5 gange mere ”mørkt stof”, som ikke udsender noget lys. Tyngdekraften fra det mørke stof påvirker stjerner, planeter og gasskyer, så det mørke stof på den måde afslører sin eksistens.

Ved at måle stjerners og galaksers fart i rummet kan vi måle hvor meget mørkt stof der er i Universet, og hvordan det fordeler sig i rummet. Det mørke stof holder sammen på galakser og hele hobe af galakser og fungerer på den måde som en ”kosmisk lim”. Det mørke stof er formentlig en speciel elementarpartikel, der er dannet nogle få brøkdele af et sekund efter Big Bang, næsten samtidig med de andre kendte elementarpartikler som f.eks. elektroner og protoner. I dag forsker både astronomer og partikelfysikere intenst i at finde ud af, hvad det mørke stof består af.

 Mørkt stof   Mørkt Stof 
Her ses to galaksehobe, der er ved at støde sammen. De blå ”skyer” viser fordelingen af det mørke stof, som ligger i og mellem galakserne. Det mørke stof er kortlagt vha. den såkaldte gravitationelle linseeffekt, som forstærker og forvrænger udseendet af galakser bag ved galaksehobene.
NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.

 Udvidet Beskrivelse 

Alt stof omkring os består af de kendte elementarpartikler, der blev lavet brøkdele af sekunder efter Big Bang. Men i Universet er det meste stof såkaldt ”mørkt stof”, som ikke udsender eller påvirkes af lys og derfor kun spores pga. dets tyngdepåvirkning på stjerner, gasskyer og galakser.  Ved at måle, hvor hurtigt stjerner bevæger sig rundt i galakser, kan astronomer måle, hvor meget mørkt stof der er i galakser, og hvordan det er fordelt. Tunge objekter som galakser og hele hobe af galakser ”bøjer” også rummet omkring sig, så lyset fra bagvedliggende galakser bliver forstærket og forvrænget. Ved at måle denne forstærkning og forvrængning kan astronomer veje galakser og galaksehobe.

Det har vist sig, at der langt fra er nok lysende stof i form af stjerner og gasskyer til at holde sammen på galakser og galaksehobe, så der må være ca. 5 gange mere mørkt stof, der med sin tyngdekraft fungerer som ”kosmisk lim”. Faktisk er mørkt stof nødvendigt for at forstå, hvordan galakser kan dannes allerede nogle få hundreder mio. år efter Big Bang, hvilket vi kan se er tilfældet med de kraftigste kikkerter på Jorden, f.eks. Very Large Telescope i Chile, og i rummet, f.eks. Hubble Space Telescope. Hvis der ikke var mørkt stof, ville vores egen galakse, Mælkevejen, slet ikke være dannet endnu!

Der er mange bud på, hvad det mørke stof kan være, og de bedste af dem forudsiger, at det er en eksotisk elementarpartikel, der er dannet meget kort efter Big Bang. Derfor er der i de sidste år etableret et bemærkelsesværdigt samarbejde mellem astronomer og partikelfysikere om at jagte denne partikel og finde ud af dens egenskaber. Astronomer observerer de allerstørste objekter i Universet og vil i de kommende år kortlægge det mørke stofs fordeling og egenskaber endnu mere præcist. Partikelfysikere udfører eksperimenter i laboratorier, hvor de skaber de ekstreme tilstande, der herskede lige efter Big Bang, og vil måske være i stand til at lave mørkt stof partikler i laboratoriet, f.eks. på LHC ved CERN. For at finde ud af, hvad det mørke stof er, kombineres altså forskning i det allerstørste med det allermindste. 

Kristian Pedersen