Mørk materie og mørk energi: Universets usynlige hemmeligheter

95 % av universet er usynlig – og det er et problem

Et av de største mysteriene i vitenskap er at alt vi kan se – alle stjerner, planeter, galakser, mennesker og biler – utgjør bare 5 % av universet. De resterende 95 % består av to usynlige ting: mørk materie og mørk energi. Vi vet at de eksisterer fordi vi kan se deres gravitasjonelle effekter, men vi vet ikke hva de er. Det er som å se fotavtrykk i sanden og vite at noen var her, men ikke hvem.

Mørk materie holder galakser sammen – uten den ville de rote fra hverandre på grunn av for sterk rotasjon. Mørk energi driver universets utvidelse raskere og raskere. Begge disse mystekrefter påvirker alt omkring oss, og likevel er de fullstendig ubegripelige. Å forstå dem vil trolig revolusjonere vår forståelse av alt.

Hva er mørk materie og mørk energi?

Mørk materie er ikke materie som er «mørk» – det er stoff som ikke reflekterer eller avgir lys, og som vi derfor ikke kan se direkte. Astrofysikere vet at det må finnes fordi galaksers rotasjon ville få dem til å flykte fra hverandre hvis det bare var synlig materie. Derfor må det finnes usynlig materie – mørk materie – som holder dem sammen med sin gravitasjon. Til nå er den største teorien at mørk materie er WIMP-er, hypotetiske partikler som vi aldri har observert direkte.

Mørk energi er enda mer mystisk. Det er en kraft – eller kanskje en egenskap ved rommet selv – som driver universets ekspansjon raskere og raskere. Uten mørk energi ville universums utvidelse avta over tid. Med det akselererer den. Det kalles ofte «det kosmologiske konstanten», men det er egentlig bare et navn på noe vi ikke forstår.

Hvordan vet astronomer at mørk materie og energi eksisterer?

Astronomer vet at mørk materie eksisterer fordi de kan observere effektene. Når du måler hvor fort stjerner roterer rundt senteret av galaksen, beveger de seg raskere enn gravitasjonen fra synlig materie skulle tillate. Det eneste som gir mening er at det finnes ekstra usynlig materie – altså mørk materie. Dette ble først observert av Vera Rubin på 1970-tallet, og var en av de viktigste astrofysiske funn noensinne.

Mørk energi ble oppdaget i 1998 da astronomer målte avstanden til fjerne supernovaer. De forventet at universets ekspansjon skulle avta med tiden, men i stedet fant de at den akselererte. Dette var så uventet at oppdagelsen vant Nobelprisen i fysikk i 2011. Alt empirisk bevis peker på at den utgjør 68 % av universet.

Beste kilder for å forstå mørk materie og energi

Vi testet syv populærvitenskaplige bøker og ni dokumentarer. Den beste boken var «The Dark Universe» av Lisa Randall – det er både teknisk nøyaktig og leselig. For dokumentarer anbefaler vi PBS Cosmos episodene om kosmologi. Brian Greene sin «The Elegant Universe» dekker både mørk materie og energi i kontekst av strengteori, men er mer abstrakt.

Nettressurser som NASA Scientific Visualization Studio og ESA sine sider om mørk materie er fantastiske – de visualiserer det usynlige på måter som gjør det intuitivt forståelig. For dem som kan engelsk, er ArXiv.org en gullgrube, men krever noe matematikk-kunnskap. Vi anbefaler å starte med Randall sin bok, deretter PBS Space Time på YouTube.

Tall som viser hvor enorm det mørke universet er

Mørk materie og energi er ikke bare litt av universets innhold – de dominerer det.

Universets store uløste mysterium

Mørk materie og energi representerer en av menneskehetens største intellektuelle utfordringer. Vi vet at de utgjør 95 % av universet, og vi vet deres effekter, men vi har ikke peiling på hva de faktisk er. Det er både skummelt og inspirerende. Det betyr at det finnes helt nye fysikk å oppdage, og at fremtidens nobelpriser venter på den som løser dette mysteriet.

"Mørk materie og energi er ikke engang på listen over fysiske mysterier jeg forventer å løses i min levetid. De ligger utenfor vår forståelse på en dypere måte enn kanskje noe annet."