Hva er mørk materie — og hvordan påvirker det universet?

Hva er mørk materie egentlig?

Mørk materie er en substans som utgjør omtrent 85% av all materien i universet, og allikevel har vi ikke engang sett en eneste partikkel av det. Det virker paradoksalt, ja, men det er akkurat sånn det er. Mørk materie sendes ikke ut lys, absorberer ikke lys, og reflekterer ikke lys — derfor er det «mørkt».

Det vi vet om mørk materie kommer først og fremst fra dens gravitasjonelle effekter. Når astronomene målte hvor raskt stjerner beveger seg i spiralgalakser, oppdaget de at bevegelsene ikke stemte med mengden synlig materie. Stjernene skulle være «fløyd av» galaksene, men de ble holdt fast av gravitasjonen fra noe usynlig: mørk materie.

Så mørk materie er ikke noe eksotisk element eller skjulte stjerner eller planeter. Det ser ut til å være noe helt nytt — partikler eller energi som vi ikke helt forstår ennå.

Hvordan oppdaget vi det?

Oppdagelsen av mørk materie begynte for over 90 år siden då astronom Fritz Zwicky målte hastigheten til galakser i Coma-klyngen. Han fant at de bevegelse seg så raskt at de burde rives fra hverandre, men de ble holdt sammen av usynlig materie.

Decennier senere, på 1970-tallet, bekreftet Vera Rubin disse observasjonene ved å studere rotasjonskurver av spiralgalakser. Det var klart at alle galakser er omgitt av enorme haloer av mørk materie. Uten denne mørke materiehaloien ville galaksene være gravitasjonelt ustabile.

Siden da har hundrevis av observasjoner fra teleskoper rundt omkring i verden og i verdensrommet bekreftet eksistensen av mørk materie. Alt fra Hubble Space Telescope til Planck-satellitten har samlet bevis.

Tall og trender

Mørk materie og mørk energi sammen utgjør omtrent 95% av universet. Kun 5% av universet er laget av «vanlig» materie som stjerner, planeter og mennesker.

Hva kan mørk materie være?

Det er flere teorier om hva mørk materie kan være. Den mest populære hypotesen er at det består av såkalte WIMP-partikler (Weakly Interacting Massive Particles). Disse er hypotetiske partikler som interagerer veldig lite med vanlig materie — de passerer gjennom oss uten at vi legger merke til det.

En annen mulighet er axioner, som er enda mindre partikler foreslått av teoretisk fysikk. De ville være produsert i enorme mengder i stjernernes kjerner og kunne utgjøre mørk materie.

En tredje teori er at mørk materie kanskje ikke er partikler i det hele tatt, men snarere et fenomen som indikerer at vår forståelse av tyngdekraften selv må revideres.

Jakten på mørk materie

Verden over jobber fysikere intenst med å finne mørk materie. Dype under bakken har blitt bygd sofistikerte detektorer som håper å fange mørk materie-partikler når de passerer gjennom Jorden. Så langt uten hell.

Store partikkellakseleratorer som Large Hadron Collider ved CERN forsøker også å produsere mørk materie-partikler gjennom høyenergi-kollisjoner. Disse eksperimentene er enormt vanskelige og kostbare.

Romteleskoper og astrofysikk-observasjoner gir også indirekte bevis for mørk materie. Ved å kartlegge hvordan universets ekspansjon accelererer, og hvordan galakser dannes og beveger seg, får vi mer informasjon.

Hvorfor betyr det noe?

Å forstå mørk materie og mørk energi er nøkkelen til å forstå universet fundamentalt. Alt fra hvordan universet ble dannet, til hvordan galakser dannes og utvikler seg, avhenger av mørk materie.

Det er også en påminnelse om hvor lite vi egentlig vet. Mennesker har tenkt på universet i tusenvis av år, men det er bare for få tiår siden at vi innså at 95% av det består av noe vi ikke forstår. Det er både ydmykende og inspirerende.

For framtiden kan en forståelse av mørk materie føre til helt nye fysikk, nye teknologier, og kanskje til og med nye måter å se på universet på.