Mørk materie og mørk energi — universets største mysterium

Hva er det som fylles verdensrommet?

Alt vi ser — stjerner, planeter, mennesker, luft — utgjør bare fem prosent av universet. De resterende 95 prosentene består av to mysterieuse fenomener som vitenskapen først nå begynner å forstå: mørk materie og mørk energi. Disse usynlige kreftene former galaksenes bevegelse, styrer universets ekspansjon, og er nøkkelen til å forstå hva alt er laget av.

Mørk materie oppfører seg som gravitasjonens usynlige «lim» mellom stjernene. Den avgir ikke lys, stråling eller noe vi kan registrere direkte, men dens gravitasjonelle påvirkning er uomtvistelig. Bare ved å observere hvordan galakser roterer og beveger seg kan vi dedusere at det må finnes enorme mengder med usynlig masse rundt dem.

Mørk energi er enda mer eksotisk — en kraft som driver universets ekspansjon raskere og raskere utover tid. I stedet for å bremse ned, akselererer utvidelsen av rommet, noe som bryter med alt vi trodde vi visste om gravitasjon og fysikk.

Tall som forandrer oppfatningen

Mørk materie og energi dominerer universet, men har blitt kjent først de siste tiårene. Disse tallene viser hvor massivt dette mysteriet er.

Fra spekulasjon til sikker vitenskap

Astronomene merket først på 1930-tallet at galaksehoper beveget seg for raskt til å holdes sammen av synlig materie. Fritz Zwicky kalte dette «dunkle Materie», men blev møtt med skepsis. Ikke før på 1970-tallet da Vera Rubin studerte stjernenes rotasjonshastigheter i galakser, ble det klart at denne «mørke materien» virkelig eksisterer. Hennes observasjoner kunne ikke forklares på noen annen måte enn at galaksene må omgis av massive mengder usynlig materie.

"Vi har et kosmos som vi kjentemente ikke forstår, og det er både skrekkelig og vakkert."

Når universet akselererte — mørk energis storhet

I 1998 gjorde to uavhengige forskergrupper en observation som støtet verden av sine sokker: universets ekspansjon akselererer. En kraft de hadde gitt navnet «mørk energi» driver galaksene fra hverandre raskere og raskere. Dette var så uventet at det ga Nobelpris i fysikk 13 år senere.

Mørk energi kan oppfattes som en negativ gravitasjon — eller som en iboende energi i rommet selv, som fysikeren Albert Einstein en gang kalte «kosmologisk konstant». Jo større universet blir, desto sterkere blir effekten av mørk energi, slik at ekspansjonen kontinuerlig akselererer. Hvis denne trenden fortsetter, vil alle galakser utenfor vår egen lokale gruppe til slutt bli så fjerne at de ikke lenger vil kunne sees.

Jakten på svarene pågår

Idag søker fysikere verden rundt etter direkte bevis for mørk materie. I underjordiske laboratorier, kjølt til ekstremt lave temperaturer og skjermet fra kosmisk stråling, bruker de sensorer som er sensitive nok til å registrere en enkelt mørk materiepartikel som passerer. Ennå har de ikke gjort noen sikker deteksjon, men hver grense de setter på mulige partikler bringer oss nærmere.

Teleskoper som James Webb ser lengre tilbake i tid enn noen før — helt til universets babyfase. Ved å studere hvordan de eldste galaksene dannet seg, kan forskere kartlegge mørk materies rolle i kosmologien. Disse observasjonene gir tydelige hint om hvilke teorier som er korrekte og hvilke som må forkastes.

Noen fysikere foreslår en radikal idé: kanskje må vi ikke anta at det eksisterer mørk materie i det hele tatt, kanskje oppfører gravitasjonen seg annerledes på gigantiske skalaer enn teoriene forutsier. MOND-teorien (Modified Newtonian Dynamics) eliminerer behovet for mørk materie ved å modifisere tyngdeloven, men denne ideen har ikke fått støtte fra de fleste observasjoner og målinger.

Fremtiden ligger i teknologien

Neste generasjon detektorer vil være tusen ganger mer følsomme enn dagens instrumenter, og vil kunne måle minkste bevegelser fra mørk materiepartikler. Rom-teleskoper under konstruksjon vil kartlegge universets struktur med enestående presisjon. Innen få tiår vil vi enten ha funnet det som costituerer mørk materie, eller vår fysikk må endre seg radikalt.

Hvis og når vi løser mysteriet om mørk materie og energi, vil det stå som en av menneskehetens største vitenskapelige triumfer — på linje med Newtons tyngdelov eller Einsteins relativitetsteori. Inntil da oppfyller disse ukjente kreftene verdensrommet, styrer alt, og venter på å bli forstått.