Ytterligare bevis på förekomsten av mörk materia – den mystiska substansen som tros hålla samman universum – har tagits fram av kosmologer vid Durham University.

Genom att använda sofistikerade datormodelleringstekniker, forskargruppen simulerade bildandet av galaxer i närvaro av mörk materia och kunde visa att deras storlek och rotationshastighet var kopplade till deras ljusstyrka på ett liknande sätt som observationer gjorda av astronomer.

En av simuleringarna är avbildad, visar huvudingredienserna som utgör en galax:stjärnorna (blå), gasen från vilken stjärnorna är födda (röd), och den mörka materiens halo som omger galaxen (ljusgrå).

Alternativa teorier

Tills nu, teorier om mörk materia har förutspått ett mycket mer komplext förhållande mellan storleken, massa och ljusstyrka (eller ljusstyrka) för galaxer än vad som faktiskt observeras, vilket har lett till att skeptiker från mörk materia har föreslagit alternativa teorier som till synes passar bättre med det vi ser.

Forskningen ledd av Dr Aaron Ludlow från Institute for Computational Cosmology, publiceras i den akademiska tidskriften, Fysiska granskningsbrev .

De flesta kosmologer tror att mer än 80 procent av universums totala massa består av mörk materia – en mystisk partikel som hittills inte har upptäckts men som förklarar många av universums egenskaper, såsom mikrovågsbakgrunden mätt av Planck satellit.

Övertygande förklaringar

Alternativa teorier inkluderar modifierad newtonsk dynamik, eller MOND. Även om detta inte förklarar vissa observationer av universum så övertygande som teorin om mörk materia, tills nu, gav en enklare beskrivning av kopplingen mellan ljusstyrkan och rotationshastigheten, observeras i galaxer av alla former och storlekar.

Durham-teamet använde kraftfulla superdatorer för att modellera bildandet av galaxer av olika storlekar, komprimera miljarder år av evolution till några veckor, för att visa att förekomsten av mörk materia överensstämmer med det observerade förhållandet mellan massa, storlek och ljusstyrka hos galaxer.

Långvarigt problem löst

Dr Ludlow sa:"Detta löser ett långvarigt problem som har besvärat modellen för mörk materia i över ett decennium. Hypotesen om mörk materia förblir huvudförklaringen till källan till gravitationen som binder galaxer. Även om partiklarna är svåra att upptäcka, fysiker måste hålla ut."

Durham University samarbetade i projektet med Leiden University, Nederländerna; Liverpool John Moores University, England och University of Victoria, Kanada. Forskningen finansierades av European Research Council, Science and Technology Facilities Council, Nederländska organisationen för vetenskaplig forskning, COFUND och The Royal Society.