Mörk materia innehåller inte vissa axion-lika partiklar

Forskare från Stockholms universitet har kommit ett litet steg närmare förståelsen av mörk materia. Observationer kan utesluta vissa så kallade axion-liknande partiklar i sökandet efter vad mörk materia består av. Artikeln publiceras nu i Physical Review Letters.

Den mörka materian utgör ungefär 85 procent av universums totala materia, men vi vet än idag inte vad den består av. En teori är att partiklar som väger hundra miljarder gånger mindre än elektronen, så kallade axion-liknande partiklar (ALP) kan förklara den mörka materian. ALP är dock svåra att hitta. Hittills har man därför inte kunnat testa de typer av ALP som skulle kunna bidra till den mörka materian.

För första gången har nu forskarna använt data från NASA:s gammastrålningsteleskop på Fermisatelliten för att undersöka ljuset i den centrala galaxen i Perseus galaxhop i jakten på ALP. Forskarna hittade inga spår av ALP och observationen var för första gången känslig nog för att kunna utesluta vissa typer av ALP. Detta i och med att ALP endast kan utgöra den mörka materian om de har vissa egenskaper.

Det är omöjligt att observera axion-liknande partiklar direkt, men det finns en möjlighet att partiklarna omvandlas till ljus när de färdas genom ett magnetfält. Forskarna använde den centrala galaxen i Perseus galaxhopen som en starkt lysande ljuskälla för att leta efter spår från ALP. Galaxen strålar ut en kraftfull form av ljus, så kallade gammastrålning, som kan omvandlas till ALP när det färdas genom magnetfältet som fyller gasen mellan galaxerna i klustret.

– De ALP-partiklar vi nu har kunnat utesluta har förklarat den mörka materian åtminstone delvis. Det som är extra roligt är att vi trodde att det skulle krävas dedikerade experiment här på jorden, som just nu planeras, för att nå denna känslighet men så är alltså inte fallet, säger Manuel Meyer, postdoktorand vid Fysikum, Stockholms universitet.

Sökningar efter ALP med Fermiteleskopet kommer att fortsätta. Mer än 80 procent av materian i universum återstår att identifiera. Den mystiska mörka materian visar sig endast genom sin tyngdkraft, den varken absorberar eller strålar ut någon form av ljus.

För ytterligare information

Manuel Meyer, postdoktorand, Fysikum, Stockholms universitet, e-post manuel.meyer@fysik.su.se

Jan Conrad, professor, Fysikum, Stockholms universitet, tfn 08-553 78 769, e-post conrad@fysik.su.se

Miguel Sánchez-Conde, Wenner-Gren Fellow, Fysikum, Stockholms universitet, e-post sanchezconde@fysik.su.se

Fakta

Artikeln finns att läsa i Physical Review Letters: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.161101

Manuskriptet: http://arxiv.org/abs/1603.06978

Mer om Fermisatelliten: http://fermi.gsfc.nasa.gov/

Mer om ALP-experimenten: https://alps.desy.de/