Masteroppgave: superflytende mørk materie

Hei! 

Jeg heter Renate, og jeg tar en mastergrad i astrofysikk ved universitetet i Oslo. 

I et tidligere blogginnlegg ble det fortalt om Vera Rubin og mørk materie. I dag har vi flere målinger, observasjoner og modeller som støtter ideen om mørk materie, og det forskes aktivt på området. Vi vet nemlig ikke hva mørk materie er for noe, bare at det er en usynlig type materie som (mest sannsynlig) må være der for å forklare det vi ser. 

 

Jeg jobber også med mørk materie i mastergraden min. Den modellen de fleste bruker for å beskrive universet på stor skala i dag heter \(\Lambda CDM\). Her er \(\Lambda\)den kosmologiske konstanten som brukes for å beskrive mørk energi, og \(CDM\) står for «cold dark matter», altså (kald) mørk materie. Det finnes også andre modeller som prøver å forklare universet slik vi kjenner det, men kanskje da på liten skala istedenfor stor. Når jeg sier liten skala tenker jeg på galaksestørrelser. Det føles kanskje veldig stort, men sett i sammenheng med hele det observerbare universet så er det i grunn ganske lite likevel. Noen av disse modellene som beskriver små skalaer, kan reprodusere mange av observasjonene vi har av egenskapene til ulike galakser. Ikke alle disse observasjonene blir like godt reprodusert av \(\Lambda CDM\)-modellen, som kan tyde på at vi mangler noe i modellen vår.

En fremstilling av mørk materie-virvler på galakseskala. Ifølge mine beregninger vil virvlene være på millimeterstørrelse, og situasjonen hadde derfor vært langt mindre dramatisk enn det som vises her, heldigvis! Credits: Markos Kay for Quanta Magazine.

Jeg ser på et nytt forslag, hvor man tenker seg at den mørke materien oppfører seg som en supeflytende væske på galakseskala. En superflytende væske er en væske uten viskositet. Viskositet sier noe om hvor tynn eller tykk en væske er. Lav viskositet gir en tyntflytende væske, mens høy viskositet gir en seig væske (feks. vil vann ha lavere viskositet enn honning). Man tenker seg altså at den mørke materien, under gitte betingelser som er oppfylt på galakseskala, ikke har viskositet og dermed oppfører seg som et superfluid. Disse superfluidene har mange spennende egenskaper. For eksempel, om en slik væske settes i rotasjon, vil det kunne danne seg kvantiserte virvler i væsken. At virvlene er kvantiserte betyr at en av egenskapene deres, kalt sirkulasjon, kun kan ha bestemte verdier. For virvler som dannes i helt vanlige væsker, som feks. vann, kan sirkulasjonen derimot ha alle mulige verdier. Om du nå ønsker å danne deg et bilde av disse virvlene, pleier jeg alltid å tenke at de ser litt ut som når man drar ut proppen i badekaret, og det dannes en liten vanntornado i sluket. Nå må man jo huske at mørk materie har fått navnet sitt nettopp fordi man ikke kan se det, og at dette derfor bare er et bilde som hjelper meg å forestille meg hva som skjer. 

 

Ettersom man kan se at galakser roterer kan det også tenkes at den mørke materien, som befinner seg i og rundt den synlige delen av galaksen, roterer. Det betyr at, om den mørke materien oppfører seg som et superfluid inne i galaksen, så vil det være millionvis av små mørk materie-virvler fordelt rundt i den! Det er nettopp disse virvlene, deres oppførsel og deres påvirkning på materien rundt seg jeg er interessert i. 

 

Hva jeg finner ut videre frem mot sommeren blir spennende å se, og jeg håper på mange morsomme resultater!

Emneord: Mørk materie, virvler, kosmologiske konstanten, Galakser, masteroppgave Av Renate Mauland
Publisert 22. feb. 2019 11:02 - Sist endret 22. feb. 2019 13:24
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere

A blog about the birth of the Universe, telescopes and satellites, life-giving stars, rain on the Sun, and much more … told by the Women exploring this.