Fagligt indhold
I dette projekt vil vi forsøge at bevise, at mørkt stof eksisterer. Vi vil studere og modellere rotationskurver, dvs. målinger af stjerner og gas hastighed i deres cirkelbevægelse omkring galaksens centrum (som ofte et supermassivt sort hul).
Vores egen sol bevæger sig med ca. 220 km/s (!) rundt om mælkevejens centrum.
Vi vil opbygge en simpel matematisk model, baseret på Newtons love, for, hvordan stjernerne burde bevæge sig, og gennem den vil vi søge at påvise, at det, der i virkeligheden styrer stjernernes bevægelse, ikke kan observeres og i stedet må være det mystiske mørke stof. Herefter vil vi lave en simpel model for mørkt stofs fordeling i galaksen og diskutere, om data kan fortælle os noget om mørkt stofs egenskaber.
Øvelsen vil benytte dataanalyse, Newtons lov for tyngdekraften og en lille smule differential og integralregning. Baseret på disse simple elementer vil vi kunne sige noget ekstremt dybt og overraskende om naturen: At langt det meste af Universet stadig i dag er skjult for os!
Forløbet kan tilføjes en lille simuleringsøvelse i f.eks NetLogo hvor eleverne får visualiseret stjernebanerne.
Ved besøg på SDU kan man også komme ind og se vores studenterteams arbejde med deres eget radioteleskop til at måle på mørkt stof.
Praktiske detaljer
Eleverne får sparring med forskeren bag forløbet, hvilket foregår samtidig med et besøg på SDU eller alternativt online via Zoom.
Holdet bag mørkt stof opgaven (fra venstre mod højre): Mikkel Theiss Kristensen, Julie Magaard Knudsen, Sophie Lund Wagner, professor Mads Toudal Frandsen og Klaus Andresen.
Mød Forskeren bag projektet
Mads Toudal Frandsen, lektor i Teoretisk fysik og Astropartikelfysik
I min egen gruppe og på CP3-Origins-centeret, som jeg er en del af, forsøger vi at forstå to kæmpestore og relaterede mysterier i naturen. Nemlig hvor masse kom fra, og hvad mørkt stof er.
I 1970’erne blev det klart, at al den fysik, vi i dag forstår, i bedste fald beskriver omkring 5% af universet. En langt større del af universet består af mørkt stof, som vi ikke ved hvad er, men vi ved, at det har været helt afgørende for universets udvikling: Mælkevejen, vores bolig i universet, ville falde fra hinanden i dag uden mørkt stof. Kort sagt er verden født ud af mørket!
Vi kan studere mørkt stof gennem den måde, det via tyngdekraften trækker i almindeligt stof som stjerner, galakser og galaksehobe. Med data fra mange forskellige eksperimenter på jorden, som LHC ved CERN, og i rummet, bl.a. på den internationale rumstation, forsøger vi også at observere mørkt stof direkte.
I mit arbejde analyserer vi data fra mange af disse eksperimenter, og med hjælp fra studier i fundamentale teorier og kosmologi, som nogle af mine kolleger på CP3 arbejder med, forsøger vi at finde den rigtige beskrivelse af mørkt stof.
Nogle problemer inden for mit felt kan kun løses på supercomputere, og der arbejder vi tæt sammen med de mange fysikere og supercomputerspecialister på Institut for Matematik og Datalogi.