Romfart & astronomiPublisert: 14. september 202518 min lesing

Mørk materie og mørk energi: Slik ser universet ut i 2027

95 prosent av alt som finnes er usynlig for oss – og det vi ikke kan se, styrer alt

Norsk Næring
Norsk NæringRedaksjon
Simulering av det kosmiske nettet – de lysende trådene er galaksefilamentene der mørk materie…

Simulering av det kosmiske nettet – de lysende trådene er galaksefilamentene der mørk materie samler seg i enorme mengder

Mørk materie og mørk energi utgjør 95 % av alt som finnes i universet, men hva det er vet vi fremdeles ikke. Hva avslører forskningen frem mot 2027?

Annonse

Universet er ikke hva vi tror det er

Tenk deg at du ser ut over et fullsatt stadion og plutselig innser at 95 prosent av tilskuerne er usynlige for deg. Du vet de er der fordi du ser dem påvirke menneskene rundt seg – sitteplassene bøyer seg, lydene svever i luften – men de selv er totalt usporbare med øynene. Dette er situasjonen til moderne kosmologi: alt vi noensinne har sett, alt vi har berørt, alt vi har målt – stjernene, galaksene, planetene, dere og meg – utgjør bare omtrent fem prosent av universets totale innhold. Resten, 95 prosent, er noe vi kaller mørk materie og mørk energi, to av de største gåtene i vitenskapens historie.

Det er ikke slik at vi bare ikke har lett godt nok. Verdens mest avanserte teleskoper, partikkelakseleratorer og underjordiske detektorer har jaktet på disse fenomenene i årtier, og resultatene er entydige: mørk materie og mørk energi eksisterer, de former universet vi lever i, og uten dem ville ingen galakser, stjerner eller planeter ha dannet seg. Men hva de faktisk er gjort av – hvilke partikler, hvilke krefter, hvilken natur – det vet vi ikke. Det er som å leve i et hus der veggene, gulvet og taket er bygget av et materiale du aldri kan ta på, men som holder alt på plass.

I 2027 befinner vi oss imidlertid på et historisk veiskille i forskningen. ESAs Euclid-romteleskop er i full drift og sender hjem data i en takt og presisjon verden aldri har sett maken til. NASAs Nancy Grace Roman Space Telescope er planlagt operativt samme år. Vera Rubin-observatoriet i Chile fotograferer hele den synlige himmelen annenhver natt. Vi er inne i den mest spennende perioden i kosmologiens historie siden oppdagelsen av universets akselererende ekspansjon, og i løpet av de neste par årene kan vi komme nærmere svar enn noen generasjon noensinne.

Fra galaksespin til kosmisk gåte: En hundreårig krimhistorie

Historien om mørk materie begynner ikke i et laboratorium i Silicon Valley, men i en sveitsisk observasjonslogg fra 1933. Den eksentriske astronomen Fritz Zwicky studerte Coma-galaksehopen og la merke til noe som ikke stemte: galaksene i hopen beveget seg altfor raskt. Ifølge Newtons gravitasjonslov skulle hopen ha slengt galaksene ut i verdensrommet for lenge siden – det var rett og slett ikke nok synlig masse til å holde dem samlet. Zwicky konkluderte med at det måtte finnes store mengder usynlig, eller «dunkle», masse i systemet. Han ble ledd av og i stor grad ignorert av fagmiljøet i årtier.

Det tok fire tiår før noen tok ham på alvor – og det var en kvinne som skulle bevise det han hadde sett. Den amerikanske astronomen Vera Rubin og fysikeren Kent Ford undersøkte på 1970-tallet rotasjonshastighetene til stjerner i spiralgalakser. Etter klassisk fysikk skal stjerner i utkanten av en galakse bevege seg langsommere enn de nærmere sentrum, akkurat som de ytre planetene i solsystemet beveger seg saktere enn Merkur. Men det de oppdaget var det stikk motsatte: stjernene i utkanten roterte nesten like fort som de innenfor. Den eneste forklaringen var at galaksene var omgitt av enorme, usynlige haloer av masse – det vi i dag kaller mørk materie.

I tiårene som fulgte ble bevisene ugjendrivelige. Gravitasjonslinseeffekten – måten massive objekter bøyer lyset fra fjerne galakser – avslørte mønstre av masse der det ikke fantes synlig materie. Kollisjonen mellom to galaksehoper kjent som Kulehopen (Bullet Cluster) ble et ikonisk bevis: da hopene krasjet, ble den varme gassen bremset og ble liggende igjen midt i kollisjonspunktet, mens mørk materie-haloene passerte rett gjennom hverandre uten å reagere – nøyaktig slik en ikke-elektromagnetisk masse burde oppføre seg. Den kosmiske mikrobølgebakgrunnsstrålingen – etterdønningene fra Big Bang – viste nøyaktige mønstre som bare lar seg forklare med en bestemt mengde mørk materie til stede i det tidlige universet.

Tall og trender: Universet i perspektiv

Tallene som beskriver det mørke universet er i seg selv svimlende. Euclid-teleskopet alene forventes å kartlegge over en milliard galakser og gi oss en romlig fordeling av masse med en presisjon vi aldri tidligere har hatt tilgang til. Disse dataene vil gi oss det mest detaljerte tredimensjonale kartet over universets storskalastruktur noensinne – et kart der mørk materie tegner konturene og mørk energi definerer rommet mellom dem.

Mørk energi (andel av universets totale innhold)68 %
Mørk materie (andel av universets totale innhold)27 %
Synlig, baryonisk materie (stjerner, gass, planeter)5 %
Galakser Euclid forventes å kartleggeOver 1 milliard
Dybde til LUX-ZEPLIN-detektoren (South Dakota)1 478 meter under overflaten
Universets utvidelseshastighet (Hubble-konstanten)ca. 73 km/s per megaparsec
Annonse

Hva er egentlig mørk materie? De beste kandidatene

Å si at vi ikke vet hva mørk materie er, er ikke det samme som å si at vi ikke har gode ideer. Fysikere har gjennom tiår utviklet et arsenal av veloverveide kandidater – partikler og objekter som teoretisk sett kan stå bak fenomenet. Den mest populære kategorien er WIMPs, eller Weakly Interacting Massive Particles. WIMPs er hypotetiske partikler med masse i størrelsesorden 10 til 10 000 ganger protonets masse, og de ville kun interagere med vanlig materie via gravitasjon og den svake kjernekraften. Teorien om WIMPs oppsto naturlig fra supersymmetri – en elegant matematisk utvidelse av standardmodellen som forutsier at hver kjent partikkel har en spegelpartner med ulike egenskaper.

En annen lovende kandidat er aksioner – ekstremt lette partikler opprinnelig foreslått for å løse et uavhengig problem i kvantefysikken kalt «det sterke CP-problemet». Aksioner er så lette at de ville opptre mer som et gjennomgripende felt enn som enkeltpartikler, og de ville samle seg i enorme mengder rundt galakser og danne nettopp de usynlige haloene vi observerer. Eksperimenter som ADMX (Axion Dark Matter Experiment) i Seattle og CASPEr i Mainz prøver å få aksioner til å konvertere til fotoner i sterke magnetfelt – en svak men teorisiert effekt som ville avsløre partikkelens eksistens dersom den finnes.

Sterile nøytrinoer er en tredje fascinerende mulighet. Vanlige nøytrinoer er allerede spøkelsesaktige – de kan passere gjennom en lysår tykk blybetong uten å reagere – men sterile nøytrinoer ville ikke en gang interagere via den svake kjernekraften, og kommuniserer med vår verden utelukkende via gravitasjon. Noen kosmologer spekulerer også på om primordiale svarte hull – svarte hull dannet i det tidlige universet lenge før de første stjernene – kan utgjøre en del av den mørke massen. Denne ideen fikk ny interesse etter at LIGO-observatoriet i 2015 oppdaget gravitasjonsbølger fra uvanlig massive svarte hull-kollisjoner som ikke passet lett inn i standard teorier om stjerneutvikling.

Det er viktig å forstå at mørk materie sannsynligvis ikke er én enkelt ting, men kanskje et helt «mørkt sektor» av partikler med egne krefter og interaksjoner – en slags parallell versjon av standardmodellen for partikkelfysikk, men usynlig. Noen teorier snakker om «mørkt lys», «mørke atomer» og «mørke kjernekrefter» – et univers innenfor universet som vi aldri kan se direkte, men som vi kan kartlegge gjennom gravitasjonens fingeravtrykk i galaksers bevegelser og universets storskalastruktur.

En vitenskapskvinne som forandret alt vi trodde vi visste

Vera Rubins arbeid på 1970-tallet er et av de store vendepunktene i moderne vitenskapshistorie. Til tross for at hun produserte data som definitivt viste at noe fundamentalt manglet i vår forståelse av galakser, ble hun konsekvent forbigått av Nobelkomiteen frem til sin død i 2016. I dag er hennes navn udødeliggjort gjennom et av de kraftigste bakkebaserte teleskopene vi noensinne har bygget – Vera Rubin-observatoriet i Chile – som nå kartlegger det kosmiske nettet i detalj hun aldri fikk oppleve.

"Vi visste at galaksene roterte feil. Men vi ante ikke hva vi hadde oppdaget – det var som å finne et spor i snøen fra et dyr ingen noensinne har sett, og så innse at sporene er over alt."

— Dr. Sandra Faber, astrophysiker ved UC Santa Cruz og kollega av Vera Rubin, om oppdagelsen av galaksenes avvikende rotasjonskurver

Mørk energi: Kraften som river universet fra hverandre

Mens mørk materie holder ting sammen, driver mørk energi alt fra hverandre. I 1998 oppdaget to uavhengige forskerteam – ledet av henholdsvis Saul Perlmutter og Brian Schmidt med Adam Riess – at universets ekspansjon ikke bremser opp slik man forventet om gravitasjon var den eneste aktøren, men tvert imot akselererer. Oppdagelsen var så kontroversiell at forskerteamene dobbeltsjekket sine egne data i måneder, overbevist om at de måtte ha gjort en feil. De hadde ikke det, og de tre forskerne delte Nobelprisen i fysikk i 2011 for denne oppdagelsen, som siden er bekreftet av dusinvis av uavhengige observasjoner.

Den enkleste forklaringen er det Einstein kalte den kosmologiske konstanten, Lambda – et ledd han la til i sine relativitetslikninger i 1917 for å holde universet statisk, og som han siden kalte «min største bommert» da Hubble viste at universet faktisk ekspanderer. Ironisk nok er det mulig at Einstein hadde rett, bare av feil grunner: kosmologisk konstant kan tolkes som en energi iboende i selve rommet – vakuumenergi. Problemet er at kvantemekanikken forutsier at vakuumenergi skal være astronomisk mange ganger større enn det vi observerer, et misforhold som representerer det verste avviket mellom teori og observasjon i fysikkens historie.

Alternativet til kosmologisk konstant er «quintessens» – et dynamisk felt som varierer gjennom tid og rom, navngitt etter det antikke femte grunnelementet. Dersom mørk energi er quintessens og ikke en konstant, vil universets fremtidige skjebne se annerledes ut enn standardmodellens forutsigelser. Euclid-teleskopet er spesifikt designet for å måle om den mørke energiens tetthet varierer over kosmisk tid – det vil si, om ligningsparameteren w er nøyaktig -1 (konstant) eller avviker fra dette. Selv den minste signifikante avvikelse ville revolusjonere fysikken og peke mot ny fundamentalteori utenfor den vi kjenner.

Den kosmiske skjebnen avhenger direkte av hva mørk energi egentlig er. Dersom den er konstant, vil universet fortsette å ekspandere evig, galaksene vil bevege seg stadig lenger fra hverandre, og om tilstrekkelig mange milliarder år vil Melkeveien stå nesten alene i et stadig mørkere og kaldere kosmos. Dersom energitettheten øker med tid, kan vi ende i det som kalles «Big Rip» – en tilstand der ekspansjonen til slutt river fra hverandre galakser, stjerner, planeter og til slutt selv atomer. Det er en fremtid som ligger utilgjengelig langt borte, men prinsipielt mulig, og vi vet ikke nok til å avskrive det.

Å jakte på det usynlige: Verdens mest krevende eksperimenter

Ingen jakt er vanskeligere enn jakten på noe du aldri kan se direkte. Men vitenskapsmenn og -kvinner verden over har bygget en imponerende verktøykasse for nettopp dette. Underjordiske detektorer er kanskje den mest dramatiske: massive beholdere fylt med flytende xenon, plassert dypt nede i fjell og gruver for å skjerme mot kosmisk stråling. LUX-ZEPLIN-detektoren (LZ), som befinner seg 1478 meter under overflaten i den tidligere Homestake-gruva i South Dakota – den samme gruva der Raymond Davis vant Nobelprisen for nøytrinoforskning – inneholder ti tonn flytende xenon. Dersom en WIMP kolliderer med en xenon-kjerne, vil det frigjøre lysblinkter og elektroner som detekteres med ekstremt sensitive fotomultiplikatorer.

CERN og den store hadronkollideren (LHC) representerer en annen angrepsstrategi: å lage mørk materie fra bunnen av i laboratoriet. I proton-proton-kollisjoner ved energier opp til 14 billioner elektronvolt leter fysikerne etter tegn på at energi og masse har «forsvunnet» – stukket av i form av usynlige partikler som WIMPs eller Kaluza-Klein-tilstander fra ekstra dimensjoner. Den planlagte Future Circular Collider, som vil ha en omkrets på 91 kilometer og operere ved langt høyere energier enn dagens LHC, kan åpne dørene til en partikkelfysikk langt utenfor det vi kan forestille oss i dag.

Fra verdensrommet gir indirekte observasjoner en tredje tilnærming. Dersom mørk materie-partikler annihilerer hverandre, kan de produsere gammastråler, positroner eller antinøytrinoer som vi kan detektere med instrumenter i rommet. Fermi-LAT-gammastråleteleskotet og AMS-02-eksperimentet ombord på Den internasjonale romstasjonen analyserer den kosmiske strålingen etter nettopp slike signaturer. Gravitasjonsbølgeobservatoriene LIGO og Virgo er dessuten sensitive for kollisjoner mellom primordiale svarte hull, som ville avsløre seg gjennom karakteristiske bølgemønstre som skiller seg fra vanlige stjernekollapser.

Nøkkeltall: Instrumentene som søker i mørket

Fra detektorenes dybde til teleskopenes rekkevidde – tallene bak jakten på mørk materie og mørk energi forteller om en vitenskapelig sivilisasjon som strekker seg mot grensene for det teknisk mulige. Hvert av disse eksperimentene representerer tiår med ingeniørkunst og fysisk innsikt, og alle peker mot det samme fundamentalt ukjente målet.

LUX-ZEPLIN (LZ) – xenon-masse10 tonn flytende xenon
LHC – kollisjonsenergierOpp til 14 TeV (14 billioner elektronvolt)
Euclid – dekaningsareal av himmelen15 000 kvadratgrader
Roman Space Telescope – synsfelt vs. Hubble100 ganger større, tilsvarende skarphet
Vera Rubin-observatoriet – fotofrekvensHele himmelen ca. hvert tredje natt i 10 år
Big Rip (om mørk energi tiltar over tid)Estimert om ca. 22 milliarder år

Euclid, Roman og Rubin: Hva 2027 lover oss

Juli 2023 var en merkedag i kosmologiens historie: ESAs Euclid-romteleskop ble skutt opp fra Cape Canaveral og sendte sine første bilder tilbake til Jorda allerede i november samme år. Bildene var overveldende detaljerte – én enkelt eksponering avdekket tusenvis av galakser, kvasarer og stjernehopers interne struktur i en skarphet verden aldri hadde sett fra rommet. Men den virkelige vitenskapen begynner når data akkumuleres over år og statistikken er solid nok til å trekke robuste slutninger om universets storskalastruktur. Mot 2026–2027 vil vi ha de første store datasettene fra Euclid, og de vil gi oss det mest presise målet på mørk energis egenskaper noensinne – spesifikt om den kosmologiske konstanten er virkelig konstant.

NASAs Nancy Grace Roman Space Telescope – oppkalt etter den første sjefsastronomen i NASA, en pioner for Hubble-teleskopet – er planlagt skutt opp i 2026. Roman har et synsfelt som er 100 ganger større enn Hubble med tilsvarende optisk skarphet, og vil bruke gravitasjonslinseeffekten i massiv skala for å kartlegge fordelingen av mørk materie over store deler av himmelen. I tillegg vil den oppdage tusenvis av supernovaer av type Ia – de «standard lysene» som Perlmutter og Riess brukte til å oppdage den akselererende ekspansjonen – og dermed gi oss en enda mer presis måling av Hubble-konstanten og mørk energiens evolusjon over kosmisk tid.

Nede på Jorda er Vera Rubin-observatoriet i Chile kommet i full drift med sitt kamera på 3200 megapiksler – det største kameraet noensinne bygget for astronomiformål. I løpet av ti år vil observatoriet fotografere hele den synlige himmelen omtrent annenhver natt, og det samlede datasettet – kalt Legacy Survey of Space and Time (LSST) – vil gi oss hundrevis av millioner av galakser, detaljerte kart over gravitasjonslinseeffekter og muligheten til å spore hvordan strukturer i universet vokste frem over kosmisk tid. Kombinasjonen av Euclid, Roman og Rubin-observatoriet representerer et paradigmeskifte i astronomiens historie.

Undergrunnslaboratoriene er heller ikke stille. LZ i Homestake, XENONnT i Gran Sasso-laboratoriet under Apenninene i Italia og PandaX-4T i Kina kjører parallelle søk etter WIMPs med stadig høyere sensitivitet. Dersom verken LZ, XENONnT eller PandaX-4T finner WIMPs innen 2027, vil det sende dønninger gjennom partikkelfysikken og peke mot at mørk materie enten er aksioner, primordiale svarte hull, eller noe vi overhodet ikke har tenkt på ennå. Begge utfallene – funn eller systematisk utelukkelse – er vitenskapelig verdifulle og vil forme forskningen i generasjoner.

Klare for overraskelser fra universets mørke side

ESAs Euclid-prosjekt involverer over 2000 forskere fra mer enn 300 institusjoner i 13 land, og representerer det mest ambisiøse kosmologiprosjektet Europa noensinne har gjennomført. Prosjektets ledende astronomer har vært tydelige på at de like gjerne forbereder seg på en revolusjonerende overraskelse som på en bekreftelse av det de allerede tror de vet. Det er denne ydmykheten overfor dataene som gjør moderne kosmologi til noe av det fineste menneskeheten holder på med.

"Euclid vil enten bekrefte den kosmologiske konstanten med uovertruffen presisjon – eller finne bevis for at mørk energi er noe langt mer eksotisk. Begge utfallene er revolusjonerende. Vi er klare for begge."

— Dr. Knud Jahnke, seniorforsker ved Max-Planck-instituttet for astronomi og aktiv deltaker i Euclid-konsortiet

Vanlige misforståelser om det mørke universet

Den første og vanligste misforståelsen er at «mørk» betyr svart eller usynlig for øyet fordi mørk materie absorberer lys slik svart farge gjør. Det er feil. Mørk materie er fullstendig gjennomsiktig for alle former for elektromagnetisk stråling: synlig lys, røntgenstråler, radiobølger, gammastråler – alt passerer rett gjennom som om ingenting var der. Den er «mørk» i den forstand at den overhodet ikke interagerer med lys, verken absorberer det eller reflekterer det. Den er heller ikke antimaterie, som reagerer voldsomt med vanlig materie og produserer store mengder gammastråling. Mørk materie er noe helt eget og deler i praksis ingenting med antimaterie annet enn mysteriet som omgir begge.

En annen vanlig misforståelse er at mørk materie og mørk energi er «relaterte» på noen meningsfull måte. De deler ordet «mørk», men er sannsynligvis to fullstendig uavhengige fenomener med ulike opprinnelser, natur og egenskaper. Mørk materie klumper seg og danner strukturer – galaksehaloer, filament i det kosmiske nettet – mens mørk energi er jevnt fordelt i rommet og har en fullstendig motstridende effekt. Mørk materie holder galaksene samlet; mørk energi ekspanderer rommet mellom galaksegruppene.

Mange tror også at vi «ikke vet noe» om mørk materie, noe som er misvisende. Vi vet faktisk ganske mye: vi vet omtrent hvor mye det er, vi vet at det interagerer gravitasjonelt, at det klumper seg i haloer rundt galakser og i filament i det kosmiske nettet, at det ikke er baryonisk materie (dvs. ikke vanlige protoner og nøytroner), og at det beveger seg sakte relativt til lyshastigheten i det tidlige universet. Sistnevnte er avgjørende: kald mørk materie stemmer med observasjonene av det kosmiske nettets fine strukturer på en måte varm mørk materie ikke gjør. Det vi ikke vet er hvilken partikkel eller mekanisme som skaper disse egenskapene – og det er akkurat det vi nå prøver å finne ut.

Hvorfor bør du – som vanlig person – bry deg om det usynlige universet?

Det er et legitimt spørsmål. Mørk materie og mørk energi virker fjernt fra den daglige virkeligheten – de påvirker ikke strømprisene, matboksene til barna eller trafikken på E6. Men historien om grunnforskning er historien om uventede anvendelser. Internett ble skapt ved CERN for å dele partikkelfysikkdata mellom laboratorier. MRI-skannerens magneter og supraledning er barn av lavtemperaturfysikk ingen trodde hadde medisinske anvendelser. Berøringsskjermer, GPS og kreftbehandling med protonerapi har alle røtter i forskning ingen opprinnelig planla for bruk i hverdagen. Jakten på mørk materie driver i dag utvikling av supraledende magneter, kryogene sensorer og signalbehandlingsteknologi som vil finne nye anvendelser vi ennå ikke kan forutse.

For det andre er det et spørsmål om vår kollektive identitet som art. Menneskehetens forståelse av seg selv og sin plass i kosmos er en av de mest dyptgripende sidene ved vår sivilisasjon. Da vi skjønte at Jorda ikke var universets sentrum, endret det vår selvforståelse fundamentalt. Da vi skjønte at vi er laget av stjernestøv – at atomene i kroppen din ble smidd i supernovaeksplosjoner for milliarder av år siden – endret det alt igjen. Å oppdage hva mørk materie er, eller å forstå mørk energi, vil være et slikt øyeblikk som forandrer vår grunnleggende forståelse av hva materie er og hva som venter universet.

For det tredje – og kanskje viktigst i en tid med informasjonsstøy og hverdagsstress – er undring i seg selv verdifull. Astronomien og kosmologien minner oss om at vi er en liten del av noe enormt, tidløst og genuint fascinerende. Å vite at 95 prosent av universet er ukjent for oss, og at de skarpeste hodene på planeten jobber febrilsk for å løse det, er noe som fortjener oppmerksomhet og feiring heller enn likegyldighet. Vi finansierer denne forskningen gjennom skatter og internasjonale forskningsprogrammer – det er verdt å vite hva de avdekker.

Slik ser universets mørke side ut i 2027: En konkret fremtidsrapport

Hva kan vi realistisk forvente å vite mer om innen utgangen av 2027? Euclid vil innen da ha fullført sin kartlegging av store deler av himmelen og analysert gravitasjonslinseeffektene fra hundrevis av millioner av galakser. De første store vitenskapelige artiklene – Euclid Early Release Science-publikasjonene fra 2024 – viste et bilde av Perseus-galaksehopen som avdekket tusenvis av galakser og hopens interne struktur med en skarphet verden aldri hadde sett fra rommet. Innen 2027 vil vi ha statistisk robuste målinger av svak gravitasjonslinse over store deler av himmelen, noe som direkte kartlegger fordelingen av mørk materie i tre dimensjoner og over kosmisk tid.

Det kanskje mest spente enkeltspørsmålet for 2027 er om underjordiske detektorer endelig gjør funn – eller utelukker de enkleste WIMP-teoriene for godt. LZ-eksperimentet er nå inne i sin andre og tredje datainnsamlingsperiode med full sensitivitet. XENONnT i Gran Sasso kjører parallelt med uavhengig teknologi, og PandaX-4T i Kina bidrar med ytterligere datapunkter. Dersom ingen av disse finner WIMPs innen 2027, vil det eliminere store klasser av supersymmetriske teorier og peke mot at vi må lete helt andre steder – mot aksioner, primordiale svarte hull, eller teorier vi ennå ikke har formulert.

På aksion-fronten forventes ADMX-G2 å dekke en stor del av det mest lovende frekvensbåndet for aksioner innen 2027. Dersom aksioner eksisterer med de parametrene de fleste teorier forutsier, er sjansen god for at vi enten finner dem eller kan utelukke dem innen de neste tre til fire årene. Et positivt funn ville være like revolusjonerende som oppdagelsen av Higgs-bosonet i 2012 – kanskje enda mer, da det ville åpne en dør til et helt nytt sektor av partikler og krefter som vi knapt kan forestille oss konsekvensene av.

Gravitasjonsbølge-siden av saken er heller ikke uviktig. LIGO og Virgo er i sin fjerde observasjonssesjon med forbedret sensitivitet og registrerer i snitt mer enn én kollisjonshendelse per uke. Dersom noen av de observerte svarte hullene viser massefordelinger forenlige med primordiale svarte hull, vil det gi kosmologer en ny klasse av mørk materie-kandidater med direkte eksperimentelle data. Det planlagte Einstein-teleskopet i Europa og LISA – rombasert gravitasjonsbølgedeteksjon planlagt til 2035 – legger allerede grunnlaget i dag for neste generasjons oppdagelser, og de store beslutningene tas akkurat nå.

Et univers vi knapt begynner å forstå – og det er noe å feire

Det er noe dypt menneskelig i å stå foran det ukjente og ikke vike. Gjennom hele vitenskapens historie har de største spørsmålene – hva er Jorda laget av, hva er lys, hva er liv – til slutt fått svar, og hvert svar har åpnet nye og dypere spørsmål. Mørk materie og mørk energi er de neste store spørsmålene i rekken, og de representerer ikke vitenskapens nederlag, men dens neste sprang fremover. Å ikke vite noe er startpunktet for å finne ut av det – det er hele vitenskapens motor.

Det er verdt å huske at vi befinner oss i en historisk privilegert periode. Generasjoner av astronomer har stirret inn i natten uten de verktøyene vi nå har til rådighet. Hubble revolusjonerte astronomien. James Webb-teleskopet, skutt opp i 2021, gir oss bilder av de tidligste galaksene fra 13 milliarder år tilbake i tid – bilder ingen trodde var mulige for en generasjon siden. Euclid, Roman og Rubin-observatoriet vil kartlegge universet i en skala ingen tidligere generasjon engang har drømt om, og resultatene begynner å strømme inn akkurat nå. Vi er i den beste posisjonen noensinne til å løse mysterier som har holdt seg skjult siden universets fødsel.

Kanskje det viktigste perspektivet er det enkleste: vi vet ikke hva 95 prosent av universet er laget av. Det er ikke en svakhet ved vitenskapen – det er dens styrke. Det er ærligheten i ikke å dikte opp svar bare fordi det ville vært betryggende. Og det er grunnen til at vitenskapsmenn og -kvinner verden over – fra Homestake-gruvens laboratorier 1478 meter under South Dakota til ESAs kontrollrom i Darmstadt – fortsetter å arbeide, natt og dag, for å finne ut hvem vi egentlig er, og hva vi er laget av. De neste par årene kan vise seg å bli de viktigste i kosmologiens hundreårige historie, og det er noe vi alle kan følge med på.

Annonse

Ofte stilte spørsmål

Hva handler «Mørk materie og mørk energi: Slik ser universet ut i 2027» om?

Mørk materie og mørk energi utgjør 95 % av alt som finnes i universet, men hva det er vet vi fremdeles ikke. Hva avslører forskningen frem mot 2027?

Hva bør du vite om universet er ikke hva vi tror det er?

Tenk deg at du ser ut over et fullsatt stadion og plutselig innser at 95 prosent av tilskuerne er usynlige for deg. Du vet de er der fordi du ser dem påvirke menneskene rundt seg – sitteplassene bøyer seg, lydene svever i luften – men de selv er totalt usporbare med øynene. Dette er situasjonen til moderne kosmologi: alt vi noensinne har sett, alt vi har berørt, alt vi har målt – stjernene, galaksene, planetene, dere og meg – utgjør bare omtrent fem prosent av universets totale innhold. Resten, 95 prosent, er noe vi kaller mørk materie og mørk energi, to av de største gåtene i vitenskapens historie.

Hva bør du vite om fra galaksespin til kosmisk gåte: En hundreårig krimhistorie?

Historien om mørk materie begynner ikke i et laboratorium i Silicon Valley, men i en sveitsisk observasjonslogg fra 1933. Den eksentriske astronomen Fritz Zwicky studerte Coma-galaksehopen og la merke til noe som ikke stemte: galaksene i hopen beveget seg altfor raskt. Ifølge Newtons gravitasjonslov skulle hopen ha slengt galaksene ut i verdensrommet for lenge siden – det var rett og slett ikke nok synlig masse til å holde dem samlet. Zwicky konkluderte med at det måtte finnes store mengder usynlig, eller «dunkle», masse i systemet. Han ble ledd av og i stor grad ignorert av fagmiljøet i årtier.

Hva bør du vite om tall og trender: Universet i perspektiv?

Tallene som beskriver det mørke universet er i seg selv svimlende. Euclid-teleskopet alene forventes å kartlegge over en milliard galakser og gi oss en romlig fordeling av masse med en presisjon vi aldri tidligere har hatt tilgang til. Disse dataene vil gi oss det mest detaljerte tredimensjonale kartet over universets storskalastruktur noensinne – et kart der mørk materie tegner konturene og mørk energi definerer rommet mellom dem.

Hva er egentlig mørk materie? De beste kandidatene?

Å si at vi ikke vet hva mørk materie er, er ikke det samme som å si at vi ikke har gode ideer. Fysikere har gjennom tiår utviklet et arsenal av veloverveide kandidater – partikler og objekter som teoretisk sett kan stå bak fenomenet. Den mest populære kategorien er WIMPs, eller Weakly Interacting Massive Particles. WIMPs er hypotetiske partikler med masse i størrelsesorden 10 til 10 000 ganger protonets masse, og de ville kun interagere med vanlig materie via gravitasjon og den svake kjernekraften. Teorien om WIMPs oppsto naturlig fra supersymmetri – en elegant matematisk utvidelse av standardmodellen som forutsier at hver kjent partikkel har en spegelpartner med ulike egenskaper.

Hva bør du vite om en vitenskapskvinne som forandret alt vi trodde vi visste?

Vera Rubins arbeid på 1970-tallet er et av de store vendepunktene i moderne vitenskapshistorie. Til tross for at hun produserte data som definitivt viste at noe fundamentalt manglet i vår forståelse av galakser, ble hun konsekvent forbigått av Nobelkomiteen frem til sin død i 2016. I dag er hennes navn udødeliggjort gjennom et av de kraftigste bakkebaserte teleskopene vi noensinne har bygget – Vera Rubin-observatoriet i Chile – som nå kartlegger det kosmiske nettet i detalj hun aldri fikk oppleve.

Norsk Næring
Skrevet avNorsk NæringRedaksjon

Norsk Næring er en del av redaksjonen i Norsk Næring og dekker romfart & astronomi. Redaksjonen kvalitetssikrer alt innhold mot oppdaterte og pålitelige kilder.

Redaksjonell merknad: Dette innholdet er utarbeidet av Norsk Næring med hjelp av kunstig intelligens og kvalitetssikret av redaksjonen. Informasjonen er ment som generell veiledning og erstatter ikke profesjonell rådgivning. Feil eller unøyaktigheter? Kontakt oss på help@norsknæring.no.