Mørk materie og mørk energi: Universets største mysterier

95% av alt—og vi vet ingenting

Forestill deg at du ser på et tre, og det tre består av 95 prosent av noe du ikke kan se, ikke kan ta på, og ikke engang vet hva er. Det er tilstanden for universum. Alt vi ser—stjerner, planeter, mennesker, lys—utgjør bare 5 prosent av universum. Resten er mørk materie og mørk energi. To ting vitenskapsmenn vet finnes, men ikke helt hva de er.

Mørk materie holder galaksene sammen. Uten den ville stjernene i Melkeveien fly av på hver sin kant—universets tyngdekraft ville ikke være sterk nok. Mørk energi driver universum til å utvide seg raskere og raskere. Det er en anti-gravity-kraft som vi ikke forstår. Sammen utgjør de mysteriene som fysikk fremdeles forsøker å løse.

For barn og unge som lurer på universum, er mørk materie og energi som å spørre: "Hva ligger under det vi kan se?" Det er den sanne grensen for vitenskap.

Tall og trender

Universum er cirka 13,8 milliarder år gammelt. Siden Big Bang har det ekspandert, og i de siste 5 milliarder årene har ekspansjonen akselerert. Hvis 5 prosent av universum er vanlig materie, betyr det at 27 prosent er mørk materie og 68 prosent er mørk energi.

Mørk materie: Universets lim

Første gang astronomer så på rotasjonen av galakser, innså de at noe var galt med matematikken. Stjerner på kanten av Melkeveien burde falle av, som biler på en ujevn vei. Men de gjorde det ikke—som om noe usynlig holdt dem fast. Denne kraft kalte de «mørk materie.» Vi vet det eksisterer fordi vi ser effektene av dens tyngdekraft, men vi kan ikke se det. Mørk materie var antagelig dannet i Big Bang, på samme måte som vanlig materie. Den interagerer ikke med lys—det er derfor den er "mørk." Teoretisk kunne den bestå av ekstraordinære partikler som fysikerne aldri har oppdaget. Eller den kunne være små svarte hull fra universets tidligste dager. Eller noe helt tredje som vi ennå ikke har tenkt på.

"Mørk materie er som en invisibel sokkel som hele universum står på. Vi kan ikke se den, men uten den ville det hele kollapset."

Mørk energi: Universets akselerator

I 1998 gjorde astronomer en oppdagelse som vant Nobelprisen: universum ekspanderer raskere og raskere. Det skulle ikke ha skjedd. Universets egen tyngdekraft skal bremse utvidelsen, ikke fremskynde den. Men noe—kaldt «mørk energi»—jobber mot tyngdekraften, og presser universum ut til å bli større.

Mørk energi er enda mer mystisk enn mørk materie fordi den ikke virker som ordinær materie i det hele tatt. Den har negative trykk, som en anti-gravity. Hvis mørk materie er universets struktur, er mørk energi dets motor. Og vi vet ikke hva det er.

Hvordan jager fysikere det usynlige

Forskere bruker flere strategier. Noen bygger detektorer dypt under jord (der vanlig stråling ikke kan nå) og venter på at en mørk materie-partikkel skal treffe atomer. Andre bruker teleskoper for å kartlegge hvordan mørk materie fordelagte seg i universum. Andre simulerer universum på datamaskiner og prøver å forstå hvilke partikler kunne oppføre seg som mørk materie.

Å finne mørk energi er vanskeligere. Den er ikke lokalisert—den virker overalt. Noen fysikere foreslår at det er noe dypere ved Rom-Tid selv, andre foreslår helt nye typer partikler eller krefter som vi ikke har funnet ennå. Nobelprisen fra 1998 viste at vi finner svarene gjennom observasjon og kreativ tenking, ikke bare teori.

Mysteriene som binder universum sammen

Mørk materie og mørk energi er ikke bare abstrakte teorier—de er grunnlaget for alt vi ser. Uden dem ville galaksene ikke eksistere, stjerner ville falle ut av banen, og universum ville oppføre seg helt annerledes. Til sammen er de det største mysteriet i vitenskap.

For barn som lurer på universum, er mørk materie og energi en påminnelse om at vitenskap ikke er ferdig—den har bare begynt. 95 prosent av universum venter på å bli forstått. Det er en grense som ingen har overskridet, og kanskje dine barn vil være blant dem som endelig finner svaret.