Mørk materie vs mørk energi – hva skjuler universet?

Det som ikke skinner

Vi tror vi vet hva universet er laget av. Stjerner, planeter, gass, hydrogen – det vi kan se. Men faktisk utgjør alt vi kan observere bare fem prosent av universet. De resterende 95 prosentene består av noe vi ikke kan se direkte: mørk materie og mørk energi. Dette er en av vitenskapens største uløste gåter.

Spørsmålet er: hva er forskjellen på disse to mysteriene? Begge er usynlige, begge påvirker universet på drastisk måte – men de arbeider på helt ulike måter og på ulike skalaer. La oss dykke ned i disse fascinerende fenomenene.

Mørk materie – universets skjulte lim

Mørk materie ble oppdaget i 1933 da astronomen Fritz Zwicky observerte at galakser bevegde seg for fort til å holdes sammen av synlig materie alene. Noe usynlig holdt dem på plass. Vi vet nå at mørk materie utgjør omkring 27 prosent av universets energi-masse-innhold og er spredt gjennom hele rommet.

Mørk materie fungerer som lim. Den samler galakser, holder dem sammen og danner det vi kaller 'dark matter halos' rundt galaksehoper. Uten mørk materie ville galaksene spredt seg raskt fra hverandre og universet sett helt annerledes ut. Selv om vi ikke vet hva mørk materie består av, ser vi tydelig hva den gjør.

Mørk energi – universets akselerator

I 1998 gjorde astronomene en sjokkerende oppdagelse: universets utvidelse akselererer. Det skulle trekkes sammen av gravitasjon, men det gjør det ikke. I stedet blir det større raskere og raskere. Noe skyver det fra innsiden. Vi kaller det mørk energi, og det utgjør omkring 68 prosent av universet.

Mørk energi er ikke materie – det er ikke lim som holder ting sammen. Det er nærmere en egenskap ved rom og tid selv. Einstein kalte det kosmologisk konstant. Mørk energi fyller alt av rom, og den virker motsatt av gravity – den skyver ting fra hverandre isteden for å trekke dem sammen.

Fra side til side: materie og energi

Sett dem ved siden av hverandre: Mørk materie er stoff (eller i alle fall fungerer som det). Mørk energi er dynamikk – det er en kraft som virker. Mørk materie holder ting sammen lokalt. Mørk energi skyver ting fra hverandre globalt. Mørk materie var oppdaget gjennom observasjoner av hvordan galakser beveger seg. Mørk energi var oppdaget gjennom å observere at universets utvidelse går fortere.

En annen sammenligning: Hvis du kastet en ball opp, ville mørk materie være som tyngdekraften som drar den ned – det motstår bevegelsen. Mørk energi ville være som en usynlig hånd som skyver ballen høyere enn det fysikken tilsier. En holder ting sammen, den andre skyver ting fra hverandre.

Tall og trender

Her er noen nøkkeltall som viser hvor mye av universet som består av disse mysteriene, og hvor langt vitenskapen har kommet i kartleggingen av kosmos:

Hva forsker vi på nå?

Dagens kosmologer prøver å løse mysteriene ved hjelp av gigantiske teleskoper og supercomputere. Instrumenter som James Webb Space Telescope og LIGO gravitasjonsbølgedetektoren gir oss nye hint om hva disse mystiske fenomenene kan være. Noen tror mørk materie er en type subatomær partikkel som aldri har vært oppdaget før.

Mørk energi er enda mer gåtefull. Noen foreslår at den er en påvisning av at Einsteins relativitetsteori trenger revisjon. Andre tror den kan være en kvantumeffekt – 'vakuumenergi' som fyller alt av rom. Vi vet at vi ikke vet. Det gjør det til et av vitenskapens mest spennende grenseland.

"Vi har kartlagt universet ned til dets minste detaljer – bare for å finne ut at 95 prosent av det er usett. Det er både demotiverende og inspirerende."

Universets fremtid

Hvis mørk energi fortsetter sin akselerasjon, vil universet en dag bli så utvidet at det ikke lenger dannes nye stjerner. Galaksene vil forfalle til rødt lys og deretter forsvinn. Det vil bli kaldt og tomt – noe som kalles 'heat death'. Dette er milliarder år fram i tid, men det er universets forventede endelikt.

Men først må vi forstå hva mørk materie og mørk energi egentlig er. Det er formodentlig det store vitenskapelige prosjektet for dette århundret – å løse mysteriet om universet vi bor i. Når vi gjør det, vil vår forståelse av virkeligheten revolusjoneres på samme måte som da Einstein introduserte relativitetsteori.