Mørk materie og mørk energi — universets største uløste mysterier

Hva er mørk materie? — Noe som ikke lyser

På 1930-tallet la astronomen Fritz Zwicky merke til noe rart: galaksene i universet beveget seg for fort. Basert på synlig materie burde de spre seg fra hverandre, men det gjorde de ikke. Noe usynlig trakk dem sammen — noe som ikke lyste. Han kalte det «mørk materie.» Siden da har vi oppdaget at mørk materie utgjør ca. 27% av universets masse, mens vanlig materie (alt vi kan se) er bare 5%. Resten er «mørk energi.» Vi vet ikke hva mørk materie er. Det kan være svarte hull, nøytralino-partikler, aksioner, eller noe vi aldri har tenkt på. Grunnen til at vi vet den fins, er bare dens gravitasjonelle effekt.

Mørk energi — universets akselerator

I 1998 gjorde astronomer et sjokkerende funn: ekspansjonen av universet akselererer. Det burde bremse på grunn av tyngdekraften, men det gjør det motsatte. Noe trekker universet fra hverandre — noe som virker motsatt av gravitasjon. Vi kalte det «mørk energi», og den utgjør ca. 68% av alt. Mørk energi er enda dårligere forstått enn mørk materie. Den ene teorien er at det er en egenskap av romtid selv kalt «vakuum-energi». En annen er at gravitasjonen selv endrer seg på kosmisk skala. En tredje er at det er noe helt nytt vi ikke kjenner til.

Hvordan søker vi etter det usynlige?

Astronomer bruker indirekte metoder. For mørk materie: de måler hvordan gravitasjon bøyer lys fra fjerne galakser (gravitational lensing), eller hvordan rotasjonen av galakser avslører skjult masse. De bygger også undergrunns-detektorer som håper å fange sjeldne mørk-materie-partikler som passerer gjennom jorda. For mørk energi: de observerer tusenvis av fjerne supernovaer for å kartlegge ekspansjonshistorien, og måler små variasjoner i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen. Begge metodene koster miliarder, men de gir oss stykker av puslespillet.

Tall og trender

Forskningen på mørk materie og mørk energi er blitt et av de hotteste feltene innenfor fysikk. Nye detektorer under konstruksjon ventes å gi eksponentielt mer data i de nærmeste årene.

Nye teleskoper — breakthrough i sikte?

Det James Webb Space Telescope (lansert i 2021) og det kommende Large Synoptic Survey Telescope (LSST, ferdig 2025) har gjort eller vil gjøre er å samle tigeranger på tigeranger nye data. JWST kan se bakover i tid til de eldste galaksene, og dermed spore hvordan mørk energi virket i det tidlige universet. LSST vil kartlegge milliarder av galakser og søke etter finantielle anomalier som kunne forklare mørk materie. I 2027 kommer det også påfølgende romteleskoper og detektorer. Vi kan være på randen av et gigantisk gjennombrudd — eller vi må vurdere helt nye ideer.

Hva hvis vi finner svaret?

Konsekvensene av å forstå disse 95% av universet er enorme. Det kunne revolusjonere vår forståelse av fysikk like fundamentalt som Einstein gjorde med relativiteten. Det kunne endre hvordan vi bygger teknologi, og åpne dører til nye fysiske fenomener. Noen teoretikere spekulerer i at mørk materie kunne være portaler til parallelle universer, eller at mørk energi kunne forklares av ekstra dimensjoner. For nå er det mye spekulasjon, men 2027 og 2028 kan gi oss konkrete svar.

"Hvis vi løser mørk materie og mørk energi, endrer vi vår forståelse av fysikk like fundamentalt som Einstein gjorde med relativiteten. Det er den type gjennombrudd som kan vinne Nobels premie."