Två nya upptäckter ger nya verktyg för att spåra mörk materia

Två oberoende upptäckter som rapporterats denna månad ger astronomer nya infallsvinklar på en av universums största gåtor: den mörka materians natur, den osynliga substans som utgör ungefär 85 procent av all materia men som aldrig har kunnat detekteras direkt.

En flod av stjärnor bortom Vintergatan

Ett internationellt forskarlag har identifierat den första kända stjärnströmmen från en klotformig stjärnhop utanför Vintergatan. Det rör sig om ett tunt band av stjärnor som slingrar sig runt UGC 9050-Dw1, en ultradiffus galax cirka 115 miljoner ljusår från jorden. Upptäckten, som publicerades i Nature den 12 augusti, utgör ett nytt verktyg för att spåra mörk materia i avlägsna galaxer.scitechdaily+2

Stjärnströmmar bildas när en galaxs gravitation gradvis sliter loss stjärnor från en kretsande klotformig stjärnhop. De frigjorda stjärnorna sträcks ut till smala spår som bevarar information om det gravitationsfält de rör sig genom, inklusive dragkraften från osynlig massa. Även om det finns dussintals sådana strömmar i Vintergatan har det varit betydligt svårare att upptäcka dem i andra galaxer eftersom de är extremt ljussvaga.universetoday+1

"Genom att modellera den gravitationen kan vi uppskatta galaxens totala massa. Vi vet redan ungefär hur mycket av den massan som kommer från synlig materia som stjärnor, så resten måste vara mörk materia", säger Tjitske Starkenburg vid Northwestern University, en av studiens medförfattare.scitechdaily+1

Galaxens ovanligt glesa stjärnpopulation gjorde strömmen synlig mot en mörk bakgrund. Forskarlaget, som leddes gemensamt av Julie Kiel Holm vid Köpenhamns universitet och Sarah Pearson vid Danmarks tekniska universitet, körde tusentals simuleringar som talade för att galaxen är inbäddad i en massiv halo av mörk materia.nature+1

En topp i gammastrålningen i galaxhoper

Samtidigt har ett team lett av Yun-Feng Liang vid Guangxi-universitetet i Kina rapporterat om en ovanlig linjesignal i gammastrålningen. Signalen upptäcktes i 15,5 års data från Nasa:s rymdteleskop Fermi vid analys av galaxhoparna Jungfrun (Virgo), Ugnen (Fornax) och Ormbäraren (Ophiuchus). Studien, som publicerats i Physical Review Letters, visar att signalen liknar vad vissa teorier förutsäger när partiklar av mörk materia förintar varandra.newscientist+1

Forskarna uppskattar att risken för att signalen bara är slumpmässigt brus är mindre än 1 på 10 000. Ändå är upptäckten fortfarande preliminär: signalen dyker upp i avlägsna galaxhoper men inte i närheten av Vintergatans centrum, där den mörka materian också är tät.newscientist

"Att signalen lyser upp i avlägsna galaxhoper men förblir tyst i vår egen kosmiska bakgård är djupt märkligt", säger Liang. "Om detta verkligen kommer från mörk materia tyder det på att partiklarna måste interagera på ett mycket mer komplext sätt än vad konventionella teorier förutsäger".newscientist

Blicken mot framtiden

Båda upptäckterna pekar mot en framtid som formas av nästa generations teleskop. Nasa:s rymdteleskop Nancy Grace Roman, med ett synfält som är 100 gånger större än Hubbles, skulle kunna avslöja många fler stjärnströmmar i närliggande galaxer, medan föreslagna gammastrålningsobservatorier kan bekräfta eller utesluta spektrallinjesignalen. Tills vidare understryker fynden hur mycket av den mörka materian som fortfarande är dold, och hur nya metoder ständigt utvecklas för att söka efter den.scitechdaily+1