Dark Matter: Vilken roll spelar det?

Vi har alla hört talas om mörk materia - det mystiska "grejer" i kosmos att det hittills inte har upptäckts direkt men kan härledas av dess gravitationseffekt på "normal" (vad forskare kallar "baryonic") materia. Astronomer vet att det är viktigt och det spelar en roll, men vad är den rollen?

I vårt universum överväger mörk materia normal materia - de vardagliga saker vi ser runt omkring oss med en faktor 6 till 1. Gravitationseffekten av allt det materia håller samman galaxer och galaxkluster. Varje galax är omgiven av en halo av mörk materia som väger lika mycket som en biljon solar och sträcker sig över hundratusentals ljusår.

Den största frågan om mörk materia är: vad är den gjord av? Är det den så kallade "heta" mörka materien? Eller "kall" mörk materia? Astronomer försöker fortfarande ta reda på det. Mörk materia kan inte ses, kännas, smakas, luktas eller avbildas. Det kan emellertid upptäckas genom sitt inflytande på annat material i universum. Det inkluderar dess tyngdkraft. Men det finns andra aspekter av mörk materia än forskare fortfarande upptäcker och förklarar. När de väl har fått en bra uppfattning om vad det faktiskt är, det vill säga vilka partiklar den är gjord av, kommer de att kunna karakterisera det mer fullständigt. Det är bara en tidsfråga innan det händer.

Astronomer vet vissa saker om galaxer: de har stjärnor, planeter, nebulosor, svarta hål och mycket mörk materia. Varje massiv galax har en svart hål i centrum. Ju starkare galaxen, desto större är dess svarta hål. Men hur är de två relaterade? När allt kommer omkring är det svarta hålet miljoner gånger mindre och mindre massivt än sin hemgalax. Astronomer studerar fotbollsformade samlingar av stjärnor som kallas elliptiska galaxer för att förstå sambandet mellan en galax och dess svarta hål. Det visar sig att den osynliga handen av mörk materia på något sätt påverkar tillväxten av svart hål och bildandet av galaxer. Förekomsten av denna fråga som vi inte kan se eller beröra först postulerades av astronomen Fritz Zwicky i början av 1900-talet, och senare observerades och verifierades av ett team av observatörer under ledning av astronomen Vera Rubin.

Elliptiska galaxer är ungefär äggformade samlingar av stjärnor med svarta hål i hjärtan. Forskare använde stjärnrörelser som ett sätt att väga galaxernas centrala svarta hål. Röntgenmätningar av varm gas som omger galaxerna hjälpte till att väga den mörka materiehalogen. Det visar sig att ju mer mörk materia en galax har, desto mer varm gas kan den hålla fast vid. Så i en galax med en stor mörk "halo" som omger den är förhållandet mellan de två starkare än det mellan ett svart hål och galaxens stjärnor.

Denna koppling är förmodligen relaterad till hur elliptiska galaxer växer. De bildas när mindre galaxer smälter sammanoch stjärnorna och mörk materia blandas och blandas. Eftersom den mörka materien överväger allt annat, formar den den nybildade elliptiska galaxen och leder tillväxten av det centrala svarta hålet. Fusionen skapar en gravitationsplan som galaxen, stjärnorna och det svarta hålet kommer att följa för att bygga sig själva.

Astronomer misstänker starkt att mörk materia påverkar tillväxten av andra typer av galaxer också. Nya teoretiska studier av mörk materia och dess inflytande på föremål i galaxen indikerar att jorden själv, och kanske till och med livet stöd, har påverkats på något sätt av vår mörka materia när vår sol och planeter reste genom galaxen över hundratals miljoner år.

Den galaktiska disken - regionen i Vintergalaxen där vårt solsystem lever - är trångt med stjärnor och moln av gas och damm, och även en koncentration av svårfärgad mörk materia - små subatomära partiklar som endast kan upptäckas genom deras gravitation effekter. När jorden (och antagligen planetariska system runt andra stjärnor) reser genom disken, är mörk materia ackumuleringar stör banor från långtgående kometer och skickar dem på kollisionskurser med planeter.

Det verkar också som att mörk materia uppenbarligen kan samlas i jordens kärna. Så småningom förintar de mörka ämnena partiklar varandra och ger betydande värme. Den värme som skapas genom förintelsen av mörk materia i jordens kärna kan utlösa händelser som vulkan utbrott, bergbyggnad, magnetfältförändringar och förändringar i havsnivån, som också visar toppar var 30 miljoner år.

Mörk materia, verkar det, har mycket att svara på i universum. Det är ett otroligt effektivt material, även om det ännu inte har sett. Dess osynliga hand känns överallt.