Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Hvað getið þið sagt mér um hulduefni?

Hulduefni (e. dark matter) er í stuttu máli efni sem okkur er hulið sjónum; talið er að um 85% alls efnis í alheiminum sé hulduefni. Þetta efni veldur þyngdarhrifum á sama hátt og efni sem við sjáum, það er stjörnur, vetrarbrautir og svo framvegis. Allt efni sem við sjáum er úr svokölluðum þungeindum (e. baryons). En sumt efni sem sést illa (eða hreint ekki) getur líka verið úr þungeindum. Brúnir dvergar eru misheppnaðar stjörnur sem aldrei voru nógu massamiklar til að hefja helíumbruna og geisla frá sér ljósi. Hvítir dvergar og nifteindastjörnur senda frá sér afar lítið ljós (hvítu dvergarnir þó sýnu meira) og því getur það reynst stjörnufræðingum erfitt að greina þessi fyrirbæri. Þá láta svartholin ekki sjá sig nema efnið í aðsópsskífum þeirra komið upp um þau. Þessi fyrirbæri eru einu nafni nefnd þynglar (e. MAssive Compact Halo Objects, MACHO's), þétt lítil fyrirbæri sem erfitt er að greina.



Nifteindastjarna eins og listamaður hugsaði sér hana.

Annar möguleiki er sá að hulduefni sé, að minnsta kosti að hluta til, úr efni sem eru ekki þungeindir. Sú gerð hulduefnis hefur enga rafhleðslu (ólíkt venjulegum atómum) og víxlverkar því ekki við rafsegulbylgjur (ljós). Sem dæmi um slíkar eindir má nefna fiseindir. Þær svara einungis áreiti tveggja hinna fjögurra grunnkrafta alheimsins: Veika kjarnakraftsins og þyngdarkraftsins. Hluta hulduefnisins vilja menn því eigna fiseindum. En massi þeirra er afar lítill, svo enn vantar talsvert upp á. Því telja menn að til séu eindir sem hafa svipaða eiginleika og fiseindir, það er að þær sjást ekki þegar við lýsum á þær með vasaljósi, en er miklu þyngri. Þær kalla menn drumbeindir (e. Weakly Interacting Massive Particles, WIMP's).



Vísindamenn hafa kortlagt dreifingu hulduefnis á tilteknu svæði á himni. Til þess studdust þeir við myndir frá Hubble sjónaukanum af stórum vetrarbrautaþyrpingum sem verka sem þyngdarlinsur. Þannig má mæla magn hulduefnis.

Rétt er að nefna að hulduefni og hulduorka eiga ekkert sameiginlegt nema að eðli þeirra er okkur að mestu hulin.

Sá fyrsti til að rökstyðja með ábyggilegum gögnum tilvist hulduefnis var svissneski stjörnufræðingurinn Fritz Zwicky (1898–1974). Á fjórða áratug síðustu aldar framkvæmdi hann mælingar á hraða vetrarbrauta í Coma-þyrpingunni. Með hjálp lögmála Newtons má þannig ákvarða massa þyrpingarinnar. Hlutfall massa efnis og ljóssins (ljósafls) sem frá því berst má einnig nota sem mælikvarða á magni sýnilegs efnis á tilteknu svæði í rúminu. Í ljós kom að massinn sem Zwicky mældi var miklu meiri en sá massi sem spá mátti fyrir um með hlutfalli massa og ljóss. Við vitum nokkurn veginn hve hátt þetta hlutfall er fyrir venjulegt efni sem lýsir og með því að mæla þetta hlutfall í öðrum vetrarbrautum má áætla magn hulduefnis. Zwicky taldi því að til að halda þyrpingunni saman væru einhver hulduefni til staðar. Með þessum hætti má líka ákvarða hlutfall venjulegs efnis og hulduefnis í alheimi á stórum kvarða.

Á sama hátt og mæla má hraða vetrarbrauta í vetrarbrautaþyrpingu, má mæla hraða stjarna í vetrarbrautum. Með lögmálum klassískrar eðlisfræði væntum við þess að snúningshraði efnis í vetrarbrautum minnki sem fall af fjarlægð frá miðju vetrarbrautar á svipaðan hátt og ferill A gerir á myndinni hér á eftir. Árið 1970 gerðu amerísku stjörnufræðingarnir Vera Rubin (f. 1928) og Kent Ford (f. 1931) mælingar á ljómlínum rafaðs gass í vetrarbrautinni Andrómedu, okkar næsta nágranna. Niðurstöður þeirra rannsókna komu ekki heim og saman við væntingar, en þeim bar saman við feril B á myndinni hér að neðan. Innan vetrarbrautarinnar hlýtur því að vera meira efni en við sjáum og það efni knýr þennan óvænta snúningshraða efnisins í skífu vetrarbrauta.



Í dag telja vísindamenn víst að hulduefni sé til, þótt nokkuð sé enn á huldu um eðli þess. Ekki hefur tekist að finna þær eindir sem taldar eru ábyrgar fyrir öllum þeim massa sem virðist vanta í alheiminn. Við leitina hafa menn beitt stóra sterkeindahraðli (Large Hadron Collider, LHC) Evrópsku rannsóknastöðvarinnar í öreindafræði (CERN) og ýmsum nemum sem grafnir eru djúpt í jörðu.



Sterkeindahraðallinn í CERN.

Frekara lesefni af Vísindavefnum:

Heimildir og frekara lesefni:

Myndir:


Upphaflega spurningin hljóðaði svo:

Ég var að velta fyrir mér hvað myrk efni (dark matter) er nákvæmlega.

Eftirfarandi spurningum var einnig svarað:
  • Hvað er hulduefni?
  • Úr hverju er myrkefni, svarta efnið úti í geimnum?

Útgáfudagur

12.8.2010

Spyrjandi

Dagur Sævarsson, Hilma Rós Ómarsdóttir, f. 1992, Unnar Freyr Hlynsson, Þórður Sigurðarson

Höfundur

Ottó Elíasson

nemi í eðlisfræði við HÍ

Tilvísun

Ottó Elíasson. „Hvað getið þið sagt mér um hulduefni?“. Vísindavefurinn 12.8.2010. http://visindavefur.is/?id=56273. (Skoðað 28.11.2014).

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Ágústínus frá Hippó

354-430

Latínumælandi heimspekingur, guðfræðingur og kirkjufaðir sem bjó í rómversku Afríku, einn af mikilvægustu leiðtogunum í þróun vestrómversku kirkjunnar.