Det vi ikke kan se: mysteriet bak mørk materie og mørk energi

Universets største hemmelighet

Tenk deg at du er på et mørkt skogtroll og du hører et tre fall. Du kan ikke se det, men du vet det er der fordi du hørte lyden. Det er litt sånn som det er med mørk materie og mørk energi — vi vet de er der fordi vi ser effektene, men vi har ingen anelse om hva de egentlig er. Og dette er ikke et lite mysterium: 95 prosent av universet består av disse usynlige fenomenene. Vi mennesker, stjerner, galakser — vi er sammen bare 5 prosent av alt. Det er som om hele verden vi kjente er bare et lite avfall fra en gigantisk fest vi ikke forstår.

Mørk materie: det usynlige «lim» som holder galaksene sammen

I 1933 bemerket astronomen Fritz Zwicky noe merkelig: galaksene roterte så fort at de burde fly fra hverandre. Men de gjorde det ikke. Hans konklusjon: det måtte være masse vi ikke kunne se som holdt dem sammen — han kalte det «dark matter». I 1970 gjorde Vera Rubin mer presise målinger og bekreftet: hver galakse er omgitt av en stor «halo» av usynlig stoff. I dag vet vi at mørk materie er rundt 85 prosent av all materie i universet. Hva er det? Vi vet ikke. Kandidater inkluderer partikler som går gjennom oss hele tiden, eller aksioner — fantastisk små partikler som oppstår fra kvanteffekter. Laboratorer forsøker å fange disse partiklene, men hittil har de glippet.

Mørk energi: den mystiske kraften som akselererer universet

I 1998 gjorde observasjoner av supernovaer verden av fysikerne helt på hodet. Universet ekspanderer — alle visste det. Men det skulle være i ferd med å bremses ned, som en kule som kastes i lufta. I stedet fant astronomene ut at ekspansjonen akselererer. Noe — de kalte det «dark energy» — driver universet fra hverandre raskere og raskere. Mørk energi utgjør rundt 68 prosent av universet. Hva er det? Det kan være en «kosmologisk konstant», som Einstein en gang foreslo som en form for vakuumenergy. Eller det kan være noe helt tredje. Problemet er at vi rett og slett ikke vet — og det plager fysikere dypt.

Hvordan ser vi noe vi ikke kan se?

Du lurer kanskje: hvis det er usynlig, hvordan vet astronomer det finnes? Svaret ligger i gravitasjon. Mørk materie påvirker hvordan lyset beveger seg rundt dem — en effekt som kalles «gravitational lensing». En fjern galakse lyser eller forvrengres av mørk materie på veien. Med teleskoper kan vi kartlegge hvor mørk materie er basert på disse forvrengningene. For mørk energi er det enda mer indirekte: vi observerer at galaksenes fart og beregner bakover for å finne hvor ekspansjonshastigheten kom fra. Det er som å være detektiv som rekonstruerer en forbrytelse fra spor og vitneforklaringer.

Tall og trender

Mørk materie utgjør 27 prosent av universets totale innhold, mørk energi 68 prosent, og ordinær materie bare 5 prosent. Over 1000 eksperimenter globalt forsøker å detektere eller produsere mørk materie-partikler. De store teleskopene kartlegger gravitational lensing-effekter for å forbedre vårt kart over mørk materie-distribusjonen. Ifølge siste data er universet omtrent 13,8 milliarder år gammelt, og dets ekspansjon har akselerert de siste 5 milliarder årene.

Hva betyr det hvis vi finner svaret?

Hvis fysikere en dag oppdager hva mørk materie og mørk energi er, vil det være en av historiens største oppdagelser. Det kan åpne helt nye kapitler i fysikken — nye partikler, nye krefter, muligens helt nye dimensjoner av virkeligheten. Det kan endre hvordan vi forstår hvordan universet ble til, hvordan det vil ende, og kanskje til og med hvordan liv er mulig. For de kommende årene handler det om å samle flere observasjoner, kjøre flere eksperimenter, og håpe på at noen klue eller instrument vil gi oss det gjennombrudd som åpner alle dørene. Til da må vi leve med at 95 prosent av alt vi leter etter, ligger i mørket.

"Mørk materie er universets ultimate mysterium. Vi er som små barn som stirrer på stjernene og vet at det er mer der ute."