Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

16 frågor/svar hittade

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [20445]

Fråga:
Hej! Mörk energi och mörk materia, vad de nu är, finns de I solsystemet? Eller är de företeelser som bara finns "långt bort", dvs i avlägsna galaxer? (Andromedagalaxen ligger litet för nära?)- Följdfråga: är det fråga om "vanlig energi" och "vanlig materia" i sammanhanget? (Materia lär vara opreciserat, medan massa är precist.)
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Man kan inte mäta någon påverkan av planeternas rörelser från mörk materia i solsystemet. Det väntar man sig inte heller om förekomsten är som "medelförekomsten".

Nu förekommer mörk materia i galaxstora moln, och mindre kondensationer har inte observerats. Det behöver inte betyda att de inte förekommer, de är helt enkelt svåra att observera. Solsystemet är ju en med galaktiska mått en enorm ansamling av vanlig materia, vilken därför dominerar. Se vidare länk 1 och 2.

Vad mörk materia och mörk energi egentligen är vet man inte.
/Peter E

Nyckelord: mörk materia [16];

1 http://scienceblogs.com/startswithabang/2013/07/03/does-dark-matter-affect-the-motion-of-the-solar-system/
2 http://cdms.berkeley.edu/Education/DMpages/FAQ/question36.html

*

Kraft-Rörelse [20414]

Fråga:
Mörk materia
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Min fråga angår mörk materia.

Om jag förstått det rätt så kan man visualisera "rummet" som kuber och att materia böjer kuberna mot sitt centrum och ger upphov till gravitation. Skulle det vara möjligt att någon händelse eller liknande gjorde att kuberna blev konstant böjda och det är då det som vi ser som mörkmateria?
/Fredrik A, Ingen, Kållered

Svar:
Det är korrekt att massa kröker rymden - det är ett grundläggande resultat av den allmänna relativitetsteorin. Det finns teoretiker som har spekulerat att mörk materia inte finns utan bara är en spontan krökning hos rymden, se t.ex. Dark_matter#Alternative_theories . Problemet är att man måste ge sig på att modifiera Einsteins ekvationer, och det för med sig nya problem.

I måndags (21/11 2016) sändes ett inslag i Vetenskapens värld om mörk materia, se länk 1. Där förutsägs att man rett ut problemet med den mörka materien inom fem år. Vi kan alltid hoppas.

Se fråga 13626 och 9324 för mer om relativitetsteorin och fråga 20164 och 12396 för mörk materia. Bilden nedan är från länk 2 med bildtexten:

In this image, dark matter (blue) has become separated from luminous matter (red) in the bullet cluster. Image courtesy of Chandra X-ray Observatory.



/Peter E

Nyckelord: relativitetsteorin, allmänna [26]; mörk materia [16];

1 http://www.svt.se/nyheter/vetenskap/forskare-vi-ar-nara-att-hitta-mork-materia
2 http://home.slac.stanford.edu/pressreleases/2006/20060821.htm

*

Universum-Solen-Planeterna [20164]

Fråga:
Jag är fundersam över den mörka materien i universum. Partiklarna bör ju ha samma energi som den kosmiska bakgrundsstrålningen, dvs knappt 3 Kelvin. Energin per partikel blir då sisådär 1/5,000 elektronvolt. Samtidigt är det i galaxer och galaxhopar som man hittat indikation på mörk materia. Så de partiklar som utgör den mörka materien har en hastighet på sisådär 1/1000 av ljushastigheten. I så fall bör ju massan vara 1000*1000 * 1/5,000 elektronvolt = 200 elektronvolt. Men när man letar efter mörk materia så letar man ju efter partiklar som är endera betydligt tyngre eller betydligt lättare. Hur går det ihop?
/Göran J, lund

Svar:
Det är inte klart vad mörk materia är, se fråga 12396 , men det mest sannolika är nog en sorts tunga partiklar (WIMPs, se Weakly_interacting_massive_particles ) som bara växelverkar svagt och med gravitationskraften.

Bilden nedan (från Dark_matter , direktlänk länk 1) visar i blått fördelningen av mörk materia i närheten av en galaxhop. Eftersom mörk materia definitionsvis inte växelverkar elektromagnetiskt är bilden inte en direkt avbildning. Galaxerna har avbildats med Hubble-teleskopet. Fördelningen av mörk materia har anpassats till hur bakom liggande galaxer deformerats genom gravitationslinsning, se Gravitationslins#Studier_av_gravitationslinser .

Det finns inget skäl att temperaturen hos WIMPs skulle vara samma som mikrovågsbakgrunden - det finns ju ingen koppling mellan dem. Man talar både om kalla, varma och heta WIMPs. Temperaturen är ju beroende av medelvärdet av rörelseenergin:

mv2/2 = 3kT/2

dvs

v2 = 3kT/m (1)

Vi ser att låg massa ger hög medelhastighet för given temperatur T. Eftersom hastigheten måste vara mycket mindre än ljushastigheten c för att partiklarna skall vara bundna till galaxhopen (flykthastigheten är mycket mindre än c) behöver man inte använda relativistiska uttryck. Det är även klart att klassiska neutriner inte duger till att förklara den mörka materien eftersom deras hastighet är mycket nära c och de kan inte vara bundna till galaxhopar. Långsamma klassiska neutriner skulle naturligtvis kunna finnas, men det skulle krävas väldigt många av dem.

WIMPs bör alltså ha en ganska stor vilomassa - ju högre vilomassan är desto högre temperatur kan man tillåta. Nuvarande ståndpunkten är att mörk materia till största delen består av kalla och relativt massiva WIMPs.

Se vidare länk 2, Hot_dark_matter , Cold_dark_matter och fråga 14586 .



/Peter E

Nyckelord: mörk materia [16]; gravitationslins [5];

1 https://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter#/media/File:CL0024%2B17.jpg
2 http://w.astro.berkeley.edu/~mwhite/darkmatter/hdm.html

*

Partiklar [19966]

Fråga:
Om materia och antimateria träffar varandra bildas bara fotoner. Innebär detta att den minsta beståndsdelen i universum (all materia) är fotoner ? Då blir diskussionen om andra minsta beståndsdelar onödig eller ? Tex om det är kvarkar, strängar mm ? Allt består i grunden av fotoner ?
/Göran A, Kungsbacka

Svar:
Annihilation uppstår när en partikel möter en antipartikel, och materia transformeras till energi i någon form.

Annihilation avser processer där en subatomär partikel kolliderar med sin antipartikel och förintas. Den totala energin som frigörs då (den massekvivalenta energin plus partiklarnas rörelseenergi) omvandlas direkt till elektromagnetisk strålning (QED) och i vissa fall till nya subatomära partiklar (QCD). Partikeln och dess antipartikel har exakt motsatta kvanttal och deras summa försvinner, så att också den resulterande skurens nya partiklar har i sin helhet kvanttal som är lika med noll.

Sluttillståndet kan alltså förutom fotoner även innehålla t.ex. kraftförmedlingspartiklarna gluoner eller W/Z.

Nej, mörk materia kan inte vara fotoner eftersom dessa växelverkar med materia genom partiklarnas laddning. Själva definitionen av mörk materia är ju att den inte växelverkar med materia på annat sätt än genom gravitationen.

Se även fråga 12396 19254 och mörk materia .
/Peter E

Nyckelord: annihilation [14]; mörk materia [16];

*

Universum-Solen-Planeterna [19225]

Fråga:
Vad består universum av?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Ibland ses i medier uppgifter om antal partiklar per m^3 eller antal partiklar per cm^3 i rymden, dvs långt utanför jordatmosfären. Antalet varierar rätt mycket och jag undrar om det finns något tillförlitligt värde och vilket detta är. Finns även något beräknat/uppmätt värde på antal neutriner per m^3? Även fotoner borde kunna räknas på analogt sätt. Finns mätvärde?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Densiteten av materia i universum varierar mycket från superhöga densiteter i svarta hål och neutronstjärnor till mycket låga värden utanför galaxhopar. Jag antar emellertid att du frågar om medeldensiteten.

Den klassiska kosmologin med bara normal (baryonisk) materia gav en densitet på 6 väteatomer/m3 om universum var plant (kritisk densitet). Eftersom endast 4.6% av den totala energin (massan) är baryoner (se fråga 18686 ), så sjunker baryondensiteten till c:a 1/4 väteatom/m3. Från förekomsten av lätta nuklider efter Big Bang kan man dra slutsatsen att en försumbar del av den mörka materien är baryoner. Denna måste alltså bestå av något okänt, t.ex. WIMPs ("tunga neutriner").

Nära tiden för Big Bang dominerade strålning över materia (till höger i nedanstående figur där 1/R [skalfaktorn R] är stort). Allteftersom universum expanderar (R blir större) avtar materietätheten som 1/R3. Strålningstätheten avtar emellertid som 1/R4 eftersom man även måste ta hänsyn till att strålningens energi avtar på grund av att våglängden ökar som R. Vid en punkt är alltså densiteten av strålningsenergi och materia lika. Nu (13.75 miljarder år efter Big Bang) är strålningsenergin nästan försumbar.

Antalet fotoner är 3.7*108/m3 *. Detta låter som mycket, men man skall komma ihåg att energin för temperaturstrålning vid 2.7 K är mycket liten (3kT=1.1*10-22 J).

I länk 1 diskuteras den kosmiska densitetsparametern W och hur denna är summan av materian (baryonisk och mörk), relativistiska partiklar (neutriner och fotoner) samt mörk energi.

Vad gäller densiteten av kosmiska neutriner så har man ännu inte detekterat dessa, men teoretiska beräkningar uppskattar att det finns 3.3*108/m3 **. Detta är som synes nästan exakt samma som ovanstående fotondensitet.

Se även länk 2 och Cosmic_neutrino_background . ____________________________________________________________
* http://www.maths.qmul.ac.uk/~jel/ASTM108lecture8.pdf.
** http://lappweb.in2p3.fr/neutrinos/anunivers.html



/Peter E

Nyckelord: kosmologi [20]; kosmisk bakgrundsstrålning [14]; materia [5]; mörk materia [16]; mörk energi [5]; WIMPs [3];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/denpar.html
2 http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_matter.html

*

Universum-Solen-Planeterna [18391]

Fråga:
Hejsan! Det som sägs om mörk materia är att den håller galaxerna ihop. Vidare sägs det att mörk materia också förekommer här på jorden. Mina funderingar är följande: vad har den för verkan på vår egen jord? För såvitt jag vet är att den gravitation vi känner av här på jorden har ingenting med mörk materia att göra. Mvh Samir
/Samir K, Sollentuna

Svar:
Samir! Du har rätt i att det inte finns någontingting som tyder på att det finns någon mörk materia i jorden. Jordens inre förklaras bra av normal materia, se fråga 1052 .

Bevis för att det finns mörk materia i galaxer diskuteras i fråga 15411 .
/Peter E

Nyckelord: mörk materia [16];

*

Universum-Solen-Planeterna [16795]

Fråga:
Hej jag har läst att ca 73 procent av massan i unviversum består av mörk energi. Kan energi ha massa? Eller är det något annat än energi som kallas för energi? Jag undrar även om när universum expanderar, fylls det även på med olika ämnen? Eller blir det som när du fyller på ett saftglas med vatten så att det blir utspätt? DVS samma mängd ämnen men att de sprids ut över en större yta?
/David E, NTM, Enebyberg

Svar:
Om vi definierar massa som något som ger upphov till gravitationell attraktion så har den mörka energin ingen massa. Tvärtom, så ger ju mörk energi upphov till en repulsion (Einsteins kosmologiska konstant).

Detta är mycket svåra frågor vilket framgår av länk 1 som besvarats av en expert i ämnet. En del frågor är inte heller meningsfulla eftersom uppdelningen (se nedanstående figur från Wikimedia Commons [Dark_energy ] för aktuella siffror) ges av anpassningen av en modell till befintliga data. Uppdelningen är alltså endast meningsfull om modellen är korrekt.

Eftersom begreppet mörk energi är så kopplat till en matematisk modell för universums expansion, är det svårt att föreställa sig exakt vad det är. Nedanstående citat från Dark_energy kan kanske bringa lite klarhet:

In physical cosmology and astronomy, dark energy is a hypothetical form of energy that permeates all of space and tends to accelerate the expansion of the universe. Dark energy is the most accepted hypothesis to explain observations since the 1990s that indicate that the universe is expanding at an accelerating rate. In the standard model of cosmology, dark energy currently accounts for 73% of the total mass–energy of the universe.

Two proposed forms for dark energy are the cosmological constant, a constant energy density filling space homogeneously, and scalar fields such as quintessence or moduli, dynamic quantities whose energy density can vary in time and space. Contributions from scalar fields that are constant in space are usually also included in the cosmological constant. The cosmological constant is physically equivalent to vacuum energy. Scalar fields which do change in space can be difficult to distinguish from a cosmological constant because the change may be extremely slow.

Cosmologists estimate that the acceleration began roughly 5 billion years ago. Before that, it is thought that the expansion was decelerating, due to the attractive influence of dark matter and baryons. The density of dark matter in an expanding universe decreases more quickly than dark energy, and eventually the dark energy dominates. Specifically, when the volume of the universe doubles, the density of dark matter is halved but the density of dark energy is nearly unchanged (it is exactly constant in the case of a cosmological constant).

Se vidare fråga 7258 som även innehåller länkar till mycket mer information i ämnet.



/Peter E

Nyckelord: mörk energi [5]; mörk materia [16]; kosmologi [20];

1 http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=634

*

Universum-Solen-Planeterna [15675]

Fråga:
Hej! Jag undrar om mörk materia kan precis som vanlig materia, kollapsa till ett svart hål? Hur skulle det i såfall "se ut" och påverka sin omgivning?
/Arvid B, Tycho Braheskolan, Helsingborg

Svar:
Hej Arvid! Eftersom den mörka materien påverkas av gravitationen, så måste den kunna hamna i ett svart hål. Eftersom vi inte vet vad den mörka materien är och vilka egenskaper den har, så kan vi inte säga hur sannolikt det är att mörk materia hamnar i ett svart hål.

Om en partikel rör sig mot ett svart hål är det mycket osannolikt att den fångas upp direkt eftersom det svarta hålet är ganska litet (händelsehorisonten har en liten radie). Vanlig materia kan växelverka genom att kollidera, och då bildas en så kallad ackretionsskiva, se figuren nedan, runt det svarta hålet. Materien i denna skiva kolliderar och bromsas upp, och faller till sist ner innanför händelsehorisonten. Om svart materia inte växelverkar med något annat än gravitation, kommer uppbromsningen inte till stånd, och materian hamnar inte i det svarta hålet.

För mer om ackretionsskivor se länk 1 och Accretion_disk . Länk 2 är en bra interaktiv animering om svarta hål.



/Peter E

Nyckelord: svart hål [35]; mörk materia [16];

1 http://sv.wikipedia.org/wiki/Ackretionsskiva
2 http://hubblesite.org/explore_astronomy/black_holes/

*

Universum-Solen-Planeterna [15411]

Fråga:
Varför roterar galaxer med en konstant vinkelhastighet?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Galaxer verkar ha en rätt så konstant form, d v s rotera med en konstant vinkelhastighet. Det verkar inte gälla för planeterna kring solen; Keplers lagar gäller således för ett solsystem men inte för ett galaxsystem. Hur förklaras det?
/Thomas Å, Arlandagymnasiet, Märsta

Svar:
Mja, de roterar inte med konstant vinkelhastighet utan med i stort sett konstant hastighet, se nedanstående figur. Figuren visar Vintergatans rotation, men andra spiralgalaxer uppvisar liknande rotation.

Rotationshastigheten beror på fördelningen av massa i galaxen. Om densiteten är konstant i hela galaxen ut till en radie R kan man visa att rotationshastigheten på avståndet r ges av

v = sqrt(GM/R3)*r      (1)

vilket innebär att vinkelhastigheten v/r är konstant. G är gravitationskonstanten och M är galaxens totala massa.

Om däremot den mesta massan är samlad i galaxens centrum (i vad som på engelska heter 'central bulge' eller i ett svart hål i centrum), så skulle hastigheten variera som

v = sqrt(GM/r)      (2)

(Båda ovanstående uttryck kan härledas genom att sätta gravitationskraften i Newtons gravitationslag GMm/r2 lika med centripetalkraften mv2/r.)

Det observerade beroendet är alltså varken (1) (v ökar proportionellt med r) eller (2) (v minskar som 1/sqrt(r)) utan något mellanting där v är nästan konstant. Om massfördelningen vore densamma som fördelningen av ljusstyrkan så skulle fördelningen fortfarande mest likna (2). Detta betyder att det finns någon massa som inte sänder ut ljus. Detta är vad som kallas "mörk materia" och är det de flesta astronomer ser som den mest sannolika förklaringen, speciellt som det även finns andra indikationer på mörk materia.

Se vidare mörk materia , Galaxy_rotation_curve , Dark_matter och nedanstående länk.



/Peter E

Nyckelord: Newtons gravitationslag [12]; mörk materia [16]; galax [23];

1 http://www.astronomy.ohio-state.edu/~ryden/ast162_7/notes30.html

*

Universum-Solen-Planeterna [15237]

Fråga:
Hej! Universum består av mörk materia, mörk energi, strålning och materia och på något frågesvar finns procentsatserna. Kommer procentsatserna att vara konstanta framdeles eller, om de ändras, hur går utvecklingen i det långa loppet? Även om vi kommer på vad mörk materia är så gäller frågan om dess procenttal ändras.
/Thomas Å, Arlandagymnasiet, Märsta

Svar:
Hej Thomas! Typisk fråga som ej går att svara bestämt på men man kan åtminstone ha lite funderingar

Frågan som ger universums sammansättning är nummer 11568, se nedanstående figur. Eftersom man inte vet vad mörk energi och mörk materia har för egenskaper, kan man inte säga något om ändring i sammansättningen vad gäller dessa. Vanlig materia (innefattande strålning) ändrar emellertid sammansättning lite grann genom att väte förvandlas till helium i stjärnorna.

Bindningsenergin för 4He är 28 MeV, så fusionsprocessen förvandlar 28/(4*1000) = 0.007 = 0.7% av massan till energi (strålning). Med tanke på att inte allt väte konsumeras så är detta en liten effekt.

En större effekt kan vara att skapandet av svarta hål kan ge upphov till strålning - maximalt mc2/2, se fråga 14367.

Det finns mycket intressant information i Ask an Astronomer under Cosmology And The Big Bang.



/Peter E

Se även fråga 11568 och fråga 14367

Nyckelord: big bang [32]; mörk materia [16];

*

Universum-Solen-Planeterna [14586]

Fråga:
Hur kan mörk materia vara 10000 K varm - borde den inte stråla då?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag vill tripsa om tidningen "Teknik och Vetenskap". Det finns många intressanta artiklar i den. Bl a. skriver de om att man har lyckats mäta temperaturen i mörk materia. Den skulle vara omkring 10.000 K. Vad säger det egentligen? Kan jag dra några slutsatser utifrån detta?
/Monica M

Svar:
Hej Monica!

Jag har inte läst artikeln i "Teknik och Vetenskap" men hittade en notis om originalartikeln, länk 1. Det som står där är mycket sensationellt. Om den mörka materien är vanlig materia (atomer med elektroner) så är 10000 K alldeles för varmt! Det är varmare än solytan, och solen är inte mörk! (Vad gäller temperaturstrålning finns en del i frågelådan, se temperaturstrålning .)

Slutsatsen blir i så fall att den mörka materien troligen består av en ny klass av partiklar som kallas WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles). Tidigare har man trott att dessa partiklar rörde sig mycket långsamt (mm/s), men om dessa resultat (9 km/s) är korrekta får man ändra uppfattning.

Nature-artikeln, länk 2 nedan (tyvärr endast tillgänglig för prenumeranter) och BBC-artikeln (länk i länk 1) gör det hela mycket klarare. Ledaren för arbetet, Gerry Gilmore, Cambridge University, UK, intervjuas av både Natures och BBCs journalister.

För det första antar man att det som utgör den mörka materinen inte växelverkar med ljus, dvs det strålar inte även om det rör sig snabbt och kolliderar. Detta är fullt möjligt fysikaliskt om man har en oladdad partikel som bara har ett grundtillstånd. Då skulle alla kollisioner vara elastiska, och inget ljus skulle skickas ut.

Man har upptäckt att den mörka materien tycks förekomma i "boxar" med en viss storlek (c:a 1000 ljusår) som man kallar "magisk volym". Man kan, om man vet boxens storlek och massa (som man bestämmer genom att mäta stjärnors röreler), räkna ut partiklarnas medelhastighet. Om partiklarna hade mycket lägre hastighet skulle gravitationen samla dem i en klump, om de hade mycket större hastighet skulle boxen lösas upp genom att partiklarna flydde.

Mätningarna har gjorts med teleskopgruppen VLT i Chile, se bilden nedan. Man har mätt stjärnrörelser i 12 dvärggalaxer som är satelliter till Vintergatan. Från rörelsen kan man räkna ut massan och om man subraherar den synliga massan (sjärnorna) får man fram mängden mörk materia.

Ett annat resutat man fått fram är att vintergatan har mycket större massa än man tidigare trott - den är större än andromedagalaxen M31 som man tidigare trott var den största in vår lokala lilla galaxhop.

Om den mörka materien består av WIMPS bör man kunna detektera dem med hjälp av stora scinillationsdetektorer som man bygger i djupa gruvor (för att elimenera den kosmiska strålningen av vanliga partiklar). Om WIMPsen rör sig med så höga hastigheter som 9 km/s bör det rimligen vara enklare att detektera dem.

Ett preprint till originalartikeln (allvarlig svårighetsvarning!) finns här: The mass of dwarf spheroidal galaxies and the missing satellite problem (artikeln är ännu inte publicerad). Artikeln innehåller dock nästan inget av de sensationella slutsatser som dras i intervjuerna i BBC- och Nature-artiklarna, så ännu en gång varning! Resultaten kan vara epokgörande, men de kan även vara fel eller övertolkade.

Avslutande kommentarer

Sådana här "halvvarma" WIMPs skulle kunna bättre förklara avsaknaden av tusentals små, massiva dvärggalaxer nära vintergatan.

Vad jag inte förstår riktigt är hur man kan räkna ut temperaturen från medelhastigheten utan att veta partiklarnas massa, se ekvation (1) i fråga 20164 .



/Peter E

Nyckelord: mörk materia [16]; WIMPs [3];

1 http://astromalte.blogspot.com/2006/02/mrk-materia-osynlig-och-kall-men.html
2 http://www.nature.com/news/2006/060206/full/060206-1.html

*

Universum-Solen-Planeterna [12867]

Fråga:
jag undrar vad det finns för bevis för att unviersum expanderar? och varför expanderar unviersum? vad är mörk materia? och vad har den med unviersums expansion att göra? e rödförskjutning och bakgrundstrålningen bevis för att unviersum expanderar?
/jonna , stockholm

Svar:
Jonna! "Varför" universum expanderar är inte lätt att svara på, än i meningen att expansionen tycks vara en naturlig följd av hur Universums "såg ut" precis efter Big Bang och de fysikaliska lagar som dominerade över det.

Det finns flera olika "bevis" för att universum expanderar, bl.a. de som du nämner: galaxers rödförskjutning (som via Hubbles lag visar att de avlägsnar sig från oss och varandra med med en hastighet som är proportionell mot avståndet) och det faktum att vi observerar en ju (nästan) konstant kosmisk bakgrundsstrålning med en viss "temperatur".

Bakgrundsstrålningens spektrum är det samma som från en svart kropp med temperaturen 2,7 kelvin, vilket stämmer mycket bra överens med den temperaturfördelning som Universum hade i det ögonblick (ca 300000 år efter Big Bang) då ljus och materia kopplades loss från varandra - bakgrundsstrålningen är alltså ett slags "foto" av hur detta tidiga universum såg ut. Läs mer om detta i svaret till fråga 705! Bilden nedanför är en karta av hur bakgrundsstrålningen varierar beroende på i vilken riktning man tittar. Kartan är baserad på satellitmätningar från WMAP-projektet (länk 1).

Föremål med massa påverkas ju av gravitationen, och man kan lätt föreställa sig att hastigheten med vilken två galaxer avlägsnar sig från varandra påverkas av hur mycket massa de har, och även hur denna massa är fördelad. Samma princip styr naturligtvis också t.ex. hur stjärnorna i en galax rör sig i förhållande till varandra, och även rotationen kring centrum i spiralgalaxer som vår egen. Genom att studera sådana rörelser har man kommit till slutsatsen att det finns en massa mer massa (haha!) än den vi kan "se" - alltså stjärnor och galaxer. Denna osynliga massa har getts namnet mörk materia (dark matter). Mängden och fördelningen av den mörka materien kan alltså påverka Universums expansion.

Lästips: Det finns en massa information om dessa teman i Nationalencyklopedin och naturligtvis även på webben, sök t.ex. på "universum", "kosmologi", "bakgrundsstrålning" och "mörk materia".

NASA har tagit fram en internetbok (på engelska) om astronomiska mättekniker (The Remote Sensing Tutorial ). Kapitel 20 ("Astronomy and Cosmology") ger en jättebra och relativt lättläst sammanfattning av Universums historia, med en massa intressanta bilder på bl.a. rödförskjutning och bakgrundsstrålning. Länk 2 nedan tar dig direkt till avsnittet om "Bevis för Big Bang".



/Margareta H

Se även fråga 705

Nyckelord: universums expansion [14]; big bang [32]; kosmologi [20]; mörk materia [16];

1 http://map.gsfc.nasa.gov/m_mm.html
2 http://www.fas.org/irp/imint/docs/rst/Sect20/A9.html

*

Universum-Solen-Planeterna [12396]

Fråga:
Vad är mörk materia? Kan ni ge något lästips, helst populärvetenskapligt.
/Jonas L, Tegs Centralskola, Umeå

Svar:
Enligt Nationalencyklopedin är mörk materia: materia i universum som inte utsänder mätbara mängder elektromagnetisk strålning och därför inte kan observeras direkt, utan i stället ger sig till känna genom gravitationella effekter på omgivande materia. (mörk-materia )

Vi vet alltså inte exakt vad mörk materia består av men det finns flera kandidater, t.ex.:

  1. Neutriner
  2. Andra svagt växelverkande partiklar (WIMPs)
  3. Materiesamlingar med för liten massa för att fusion skall starta - "misslyckade stjärnor" (MACHOs)
  4. Stora och små svarta hål
Man kan indela mörk materia i baryonisk (3) och icke-baryonisk (1,2) mörk materia. Det finns även förklaringar som innefattar en alternativ gravitationsteori.

WIMP är en term inom astro- och partikelfysik. Det är en akronym för weakly interacting massive particles, eller ”svagt växelverkande massiva partiklar”. Dessa partiklar föreslås vara en spöklik form av materia, som vi inte direkt kan se eller enkelt mäta, och som bara ger sig till känna genom sin gravitation och svaga växelverkan.

En alternativ, om än idag något mindre plausibel, teori för den mörka materien är MACHO:s. MACHO är en akronym av massive astrophysical compact halo object, som är mörka eller mycket ljussvaga objekt som svarta hål, neutronstjärnor och bruna dvärgar etcetera som antas förekomma i galaxers halon och som utgör en form av mörk materia.

Börja med att läsa artikeln i NE. Sök sedan med en sökmotor, t.ex. länk 1, det finns många bra dokument även på svenska, t.ex. Mörk materia .

Wikipedia-artiklarna Dark_matter och Mörk_materia är också aktuella och bra.
/Peter E

Nyckelord: mörk materia [16]; WIMPs [3];

1 http://www.google.com/search?&q=m%C3%B6rk+materia

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [11568]

Fråga:
Hej! Vad är materia egentligen? Man talar om kondenserad energi, men räcker det? Hur förklaras fenomen som massa och laddning egentligen? Det här är ju frågor som egentligen är svåra och besvara om man verkligen tänker efter. Man kan inte tvivla på att materia finns, -men vad är det?
/Sven J, Per Brahe Gymnasiet, Jönköping

Svar:
Detta är naturligtvis en fundamental och svår fråga som inte enbart har med fysik att göra. Tor Ragnar Gerholm har skrivit en bra artikel i Nationalencyklopedin på uppslagsordet materia . Vi skulle vilja lägga till en del synpunkter.

I vakuum uppträder alltid partiklarna i par (partikel-antipartikel), som ideligen uppstår och förintas. Dessa kallas virtuella partiklar, och har stor betydelse för en rad reella fenomen. Till exempel att ljushastigheten är konstant i vakuum. I materia är partiklarna oparade och kan därför inte förintas. Varför det finns materia är ett av de största olösta problemen inom fysiken. I ett universum med enkla, symmetriska naturlagar borde det helt enkelt inte finnas någon materia. Sök på virtuell i denna databas!

Energin i universum idag är inte dominerad av materia. Mörk energi (som inte är materia) utgör 73 %. Denna deltar inte i universums expansion. I stället inverkar den med en sorts "antigravitation" som accelererar den expanderande materien. "Vanlig" materia utgör bara 4 %, medan mörk materia är 23 % av universum. Vi vet inte vad det senare är för något. Detta enligt data från MAP-satelliten, som publicerades i början av år 2003.

De flesta teoretiska fysiker tror att materiepartiklar får sin massa av Higgsfältet. Sökandet efter Higgspartikeln har högsta prioritet när LHC (Large Hadron Collider) kommer igång år 2007.



/KS

Se även fråga 10039 och fråga 9897

Nyckelord: mörk materia [16]; mörk energi [5]; materia [5];

*

Universum-Solen-Planeterna [7910]

Fråga:
Hur upptäckte man mörk materia? Hur upptäckte man mörk energi? Vad är mörk energi? Vad är osynlig materia? Hur vet man att det finns osynlig materia? den syns ju inte.
/Milla I, Åvestadal, Avesta

Svar:
Mörk materia märks enbart genom gravitationen. Vi vet inte vad den är. Genom mätningar av variationerna i den kosmiska bakgrundsstrålningen har man konstaterat att materien bara utgör 30% av universum. De resterande 70% kallas mörk energi. Vi vet egentligen inte vad det är. Av den vanliga (baryoniska) materien, som bara utgör ett par procent av universum, är större delen osynligt. Den finns i form av mycket het joniserad gas, i första hand bunden vid galaxhopar. Den kan påvisas genom att den påverkar den kosmiska bakgrundsstrålningen genom den så kallade Sunyaev-Zeldovich effekten (kolla länken). Alltså, vad astronomerna kan studera direkt är bara 0.5% av universum. Resten 99.5% är osynligt.
/KS/lpe

Se även fråga 7258

Nyckelord: mörk materia [16];

1 http://www.mpifr-bonn.mpg.de/staff/mthierbach/sz.html

*

Universum-Solen-Planeterna [7258]

Fråga:
Finns det någon chans att det kommer bli "the big crunch"?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej, jag gör ett arbete om universums uppkomst (dvs big bang), och undrar om det finns flera olika teorier om hur det hela gick till, och om det så skulle vara, kan ni vara så snälla och skicka lite info? Finns det någon chans att det kommer bli "the big crunch"?
/Marika A, Kvarnbergsskolan, Huddinge

Svar:
Det finns data som tyder på att universums expansion accelererar. Därför är det inte många som räknar med någon "big chrunch" längre. Orsaken till accelerationen är troligen att universum nu inte domineras av materia, utan av en egenskap hos vakuum som kallas mörk energi, som enligt Wikipedia är: en hypotetisk form av energi som genomtränger hela rymden och synes öka universums expansionstakt. Mörk energi är numera det gängse sättet att förklara, vad som enligt observationer och experiment tolkats som en accelererande expansion hos universum, det vill säga att rumtiden förefaller att expandera allt fortare och fortare.

Några av de data som ligger bakom införandet av den mörka energin visas i bilden längst ner i svaret. Man kan se att avvikelsen (punkterna för höga värden på rödförskjutningen Z ligger över den heldragna linjen) är ganska måttlig och dessa data är egentligen inte helt övertygande. Det finns nu emellertid ganska övertygande ytterligare stöd för en accelererande expansion, tillräckligt för den normalt konservativa nobelkommittén att ge 2011 års nobelpris i fysik för upptäckten, se List_of_Nobel_laureates_in_Physics och Accelerating_expansion_of_the_cosmos .

Universum tycks nu bestå av:

70 % mörk energi (OBS! detta är inte materia)

26 % exotisk mörk materia (vi vet inte vad det är)

3.5 % osynlig vanlig materia

0.5 % synlig vanlig materia

Det är alltså dessa ynka 0.5 % som astronomerna kan studera.

Det finns delade meningar om vad den mörka energin är för något. Somliga vill tolka den som Einsteins kosmologiska konstant. Andra menar att detta skulle leda till orimliga konsekvenser, och har infört en variant, som kallas Quintescence. Dessa frågor behandlas i ett par artiklar i Scientific American januari, 2001. Det medges att de inte är särkskilt lättlästa för den oinvigde, men det här är inga lätta saker. Men spännande!

Den sammansättning av universum som ges ovan är vad som gäller nu. I en tidigare epok dominerade strålningen, som spelar liten roll idag. Den mörka energin deltar idag inte alls i universums expansion. Det är viktigt, hade den gjort det, hade galaxhopar, galaxer och stjärnor inte kunnat bildats. I modellen med "Einsteins kosmologiska konstant" är den mörka energin verkligen konstant. Den spelade alltså en obetydlig roll i det unga universum. Vad som då blir svårförklarligt, är att vi lever i en epok just när den mörka energin börjar dominera över materien. Detta blir lättförklarligt i "quintescens" modellen. Där deltar den mörka energin i universums expansion ända tills den epok då universum upphör att vara strålningsdominerat.

Bland nyare upptäckter är att det storskaliga rummet i universum är plant, alltså inte krökt. Vidare nämns i artiklarna en modell som på engelska kallas "inflatory universe model". Det kan närmast översättas med "uppblåsningsmodellen av universum". Det innebär att universum i ett mycket tidigt stadium undergick en enorm expansion. Det förklarar mycket som inte går att förklara med den klassiska Big Bang modellen.

Se vidare Dark_Energy , mörk-energi , mörk-materia och (vad gäller universum accelererande expansion) Länk 1. Under länk 2 (Ask an astronomer) finns ett stort antal länkar och frågor/svar om kosmologi.



/KS/lpe

Se även fråga 5937

Nyckelord: kosmologi [20]; mörk materia [16]; big bang [32]; mörk energi [5]; supernova [13]; universums expansion [14];

1 http://www.eso.org/~bleibund/papers/EPN/epn.html
2 http://curious.astro.cornell.edu/cosmology.php

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7181 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-26 10:23:43.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.