Slik forstår du mørk materie og den mystiske dunkle energien

Den usynlige majoriteten

Det vi ser når vi ser på universet består av det vi kaller vanlig materie — stjerner, planeter, gasser, og det menneskekropper er laget av. Men hvis du regner sammen all den vanlige materien som observatørene kan detektere — både direkte gjennom teleskoper og indirekte gjennom gravitasjonspåvirkninger — utgjør det bare omkring 5% av universets sammensetning. De andre 95% består av fenomener vi ikke helt forstår: mørk materie (omkring 27%) og mørk energi (omkring 68%). Universet som vi kjente det, er bare toppen av et stort isberg.

Denne oppdagelsen er en av de største opplevelsene i moderne astronomi — både fantastisk og nedslående. Fantastisk fordi den åpner for ny fysikk og nye forståelser. Nedslående fordi det betyr at alt mennesker har målt til nå, er bare det minste hjørnet av virkeligheten.

Hvis du lurer på hva mørk materie og mørk energi egentlig er, og hvordan forskere jobber for å finne ut av det — ja, da må du reise bortforbi vanlig intuisjon og inn i det absurde universet som modern fysikk avslører.

Tall og trender

Mørk materie og mørk energi dominerer moderne kosmologisk forskning. Investeringer i deteksjon og forståelse øker raskt.

Mørk materie — gravitasjonen uten kilden

Mørk materie ble først postulert på 1930-tallet av astronomen Fritz Zwicky, som observerte at galakser i en galaksehob roterte for raskt. Hvis de bare hadde bestått av synlig materie, skulle de ha sprengst fra hverandre på grunn av deres hastighet. Noe usynlig måtte holde dem sammen gjennom gravitasjonen. Zwicky kalte det «dark matter» — og navnet ble værende.

"Mørk materie er som en helt stor del av rommet som vi ikke kan se, men vi vet den er der fordi vi ser effektene av dens gravitasjon. Det er som å se usynlige mennesker danse med de synlige menneskene."

Hvordan jakter forskere på noe som ikke lyser?

Å finne mørk materie er en av fysikkens største utfordringer. Siden det ikke avgir lys eller annen elektromagnetisk stråling, kan det ikke observeres direkte. Metoden er klassisk: måle gravitasjonseffekter og dedusere at det må finnes stoff der som forklarer disse effektene.

Moderne eksperimenter som Large Hadron Collider (LHC) ved CERN forsøker å produsere eller oppdage partikler som kunne være kandidater til mørk materie. En populær teori er at mørk materie består av «WIMP-partikler» (Weakly Interacting Massive Particles) — massive partikler som nesten ikke veksler kraft med vanlig materie.

Det finnes også andre teorier: aksioner, primordiale sorte hull, eller helt nye typer partikler som fysikken ennå ikke har navn på. Mangelen på sluttelig svar gjør forskningen både frustrerende og spennende.

Mørk energi og universets akselererende ekspansjon

I 2011 ble Nobelprisen i fysikk tildelt for oppdagelsen av at universets ekspansjon akselererer. I stedet for at gravitasjonen slow ned utvidelsen, skjedde det motsatte — ekspansjonen blir raskere og raskere. Noe må drive denne akselerasjonen, og forskerne kalte det mørk energi. Men hva det er, vet vi ikke.

En hypotese er at mørk energi er en iboende egenskap ved romtid selv — noe fysikken kaller «kosmologisk konstant.» En annen er at det er en helt ny form for energi som vi ikke forstår. En tredje er at Einsteins gravitasjonsteori må modifiseres på kosmologiske skalaer.

Det fascinerende med mørk energi er at den utgjør 68% av universets innhold, og vi vet nesten ingenting om hva det er. Det er som å si at dere bor i et hus hvor 68% av rommene er helt ukjente for dere.

Kommende oppdagelser og nye teleskoper

De neste årene vil se nye generasjoner av teleskoper og detektorer som kan hjelpe oss å forstå mørk materie og mørk energi. James Webb Space Telescope har allerede startet å gi oss bilder av de tidligste galaksene — data som kan hjelpe oss å forstå hvordan mørk materie ufoldede seg.

Flere eksperimenter for direkte deteksjon av mørk materie er under oppbygging. Kinesiske forskere har bygd en enorm detektor dyp under bakken for å måle rare kollisjonshendelser som kan indikere mørk materie-partikler som passerer gjennom oss.

Det mest sannsynlige utfallet er at vi innen 50 år vil forstå mørk materie og mørk energi langt bedre enn i dag. Men det er også mulig at universets største mysterium vil overleve oss alle. Og kanskje er det greit det — det gir fremtidsgenerasjoner noe å forundre seg over.