Den mest noggranna studien hittills av hur stjärnorna i Vintergatan rör sig har inte hittat några bevis på att det finns mörk materia i ett stort område runt solen. Enligt allmänt erkända teorier borde rymden i vår närhet vara fylld av mörk materia. Detta märkliga och osynliga ämne kan bara detekteras med indirekta metoder, tack vare sin gravitationseffekt. Men en ny studie gjord av astronomer i Chile har funnit att teorierna inte stämmer med observationerna. Det kan betyda att experiment som försöker att detektera mörk materia på jorden sannolikt kommer att misslyckas.
Astronomer har använt MPG/ESO:s 2.2-metersteleskop vid ESO:s observatorium La Silla tillsammans med andra teleskop för att studera hur 400 stjärnor, som befinner sig som längst 13 000 ljusår från solen, rör sig. Från den nya datan har de räknat ut massan för materia i närheten av solen, i en volym som är fyra gånger större än tidigare beräkningar.
Christian Moni Bidin vid Institutionen för astronomi vid Concepciónuniversitet i Chile har lett studien.
– Mängden materia som vi kommit fram till stämmer bra med det vi ser - stjärnor, stoft och gas - i det här området runt solen. Men därför lämnas inget utrymme för ytterligare mörk materia, som vi hade förväntat oss. Våra beräkningar visar att sådan materia borde synts tydligt i våra mätningar. Men den finns inte där!
Mörk materia är ett mystiskt ämne som vi inte kan observera direkt. Den spåras genom sin dragningskraft på materia runt omkring den. Ursprungligen antogs mörk materia vara förklaringen till varför galaxers yttre delar, inklusive vår egen Vintergata, roterade så snabbt. Idag är mörk materia även en viktig del i teorier om hur galaxer bildas och utvecklas.
Idag är det allmänt accepterat att den mörka materien utgör ungefär 80 procent av all materia i universum, trots att man än idag inte vet vad den består av. Alla försök att detektera mörk materia i laboratorier på jorden har hittills misslyckats.
Forskarna mätte noggrant åtskilliga stjärnors rörelser i Vintergatan, i synnerhet stjärnor som befinner sig i utkanten av galaxen. Utifrån mätningarna kunde de sedan räkna ut hur mycket materia som finns i stjärnornas närhet. Rörelserna beror på den gemensamma gravitationella attraktionen för all materia, både synlig (stjärnor till exempel) och mörk materia.
Dagens modeller för hur galaxer bildas och hur de roterar antyder att Vintergatan omges av en så kallad “halo” av mörk materia. Teorierna kan inte exakt förutsäga vilken form halon har. Ändå förväntas betydande mängder materia ligga i solens närhet. Avsaknaden av mörk materia som den här studien har påvisat kan bara förklaras om halon är mycket avlång, något som tycks vara osannolikt .
Experiment pågår som försöker registrera mörk materia på jorden genom att leta efter sällsynta växelverkningar mellan den mörka materian och vanlig materia. De nya forskningsresultaten betyder också att sådana experiment kan komma att misslyckas.
Christian Moni Bidin säger:
– De nya resultaten till trots roterar ändå Vintergatan mycket snabbare än den borde göra om bara den synliga materien existerade. Om den mörka materia då inte finns där vi förväntade oss, behövs en ny lösning på problemet om massan. Våra resultat talar emot de gängse accepterade modellerna. Mysteriet med mörk materia har just blivit ännu mer mystiskt. Framtida stjärnkartläggningar, som ESA:s satellit Gaia, kommer att vara avgörande för att komma vidare.
