Slik er det å studere universets mysterium

95% av universet er usynlig—og jeg bruker livet mitt på å finne det

Hvis jeg forteller deg at alt du ser—stjerner, planeter, menneskekropper, denne ordene på skjermen din—er bare 5% av universet, tror du meg? Det høres galt ut. Men det er faktisk sannheten. Da jeg var liten, så jeg på stjernene og undret meg: hva ser jeg egentlig? I dag, etter 20 år som astrofysiker, vet jeg svaret: veldig lite. Det meste av universet er usynlig for oss, men det finnes—jeg vet det, fordi jeg kan måle dens effekter.

Jeg vokste opp i en liten norsk by hvor himlen var mørk nok til å se Melkeveien helt og fullt. Jeg spørte min far: 'Hva er mer stoff mellom stjernene enn stjernene selv?' Han hadde ingen svar, så jeg fant en. Det tok meg til universitetet, deretter til observatorier i Chile og Hawaii, deretter til et forskningslaboratorium i sveits. Hele tiden letende etter det som ikke kan sees.

Mørk materie og mørk energi er ikke science fiction. De er det første puslespillet som fysikken aldri løste, og hver gang jeg kommer et steg nærmere, oppdager jeg ti nye spørsmål. Men det er det som gjør det magisk. La meg dele denne reisen med deg.

Mørk materie: gravimetrisk spøkelse

Forestill deg at du ser en gruppe dansere som snurrer rundt, men du kan ikke se alle danserne. Du ser bare noen få lysende (stjernene), men deres bevegelse forteller deg at mye mer masse må være til stede. Det dansescenarioet er universet. Galaksene roterer så raskt at de burde flytte fra hverandre, men de gjør det ikke. Noe holder dem på plass—en usynlig gravitasjonskraft. Det noe heter mørk materie.

Mørk materie er ikke «mørk» fordi den er svart—det er mørk fordi den lyser ikke. Den absorberer ikke lys, den reflekterer ikke lys, den sender ikke ut lys. Den eneste måten å vite at det er der på, er gjennom dens gravitasjonspåvirkning. Den er som en dansepartner som er helt usynlig, men som du kan føle pusher og trekker deg rundt.

Jeg bruker store teleskoper—som Very Large Array i New Mexico—for å kartlegge mørk materie indirekte. Vi måler hvordan ordinær materie beveger seg, hvordan lyset blir bøyd av gravitasjonskreftene (gravitasjonslens), og fra det kan vi tegne kartet av mørk materie. Jeg har brukt tusener av timer på teleskoper, og hver gang jeg oppdager en ny mørk materie-klynge, får jeg det samme gåshudene som da jeg var barn og så Melkeveien første gang.

Mørk energi: universets akselerator

Hvis mørk materie er det usynlige som holder ting sammen, er mørk energi det usynlige som driver det fra hverandre. I slutten av 1990-tallet oppdaget astronomer noe som skulle forandre alt: universet ekspanderer ikke bare—det akselererer i sin ekspansion. Det var som å kaste en ball opp i luften og se den farte opp fra hverandre med økende hastighet. Det brøt all fysikk vi kjente.

Mørk energi står for 68% av universet. Bare å si det får hjerte mitt til å dunke hurtigere. Det betyr at over to tredjedeler av alt som finnes, er noe vi ikke forstår. Noen tror at mørk energi er en grunnleggende egenskap av romtid selv—en slags 'vakuum-energi' som pusher universets utvidelse. Jeg jobber daglig med hypotetisk som dette.

Implikasjonen av mørk energi er dyster eller vakker, avhengig av ditt perspektiv. Hvis den akselererer, vil universet til slutt bli så strekt at det blir en iskaldt, mørkt sted hvor alle stjerner er borte og alle sorte hull er fordampet. Det kalles 'Big Rip.' Men det vil ta billioner år. Vi har tid. Og som forsker, lover muligheten til å forstå mørk energi meg søtnen.

Tall og trender

Forskning på mørk materie og energi vokser globalt.

Et ord fra en som lever det daglig

Mørk materie og energi er ikke abstrakte konsepter—de er virkeligheten vi lever i.

"Hver dag arbeider jeg med det som er usynlig, og hver dag blir jeg påminnet om hvor lite vi faktisk forstår. Det demper min arroganse og inspirerer min nysgjerrighet. Dette er den mest ydmyke og mest hummligende jobben jeg kunne ha valgt."

Hva dette betyr for deg og universet

Du spør kanskje: 'Hvorfor er dette viktig? Det er usynlig, det påvirker meg ikke.' Jeg forstår reaksjonen. Men tenk på det sånn: alt du er—hver atom i kroppen din—ble skapt i en stjerne som eksploderte for milliarder år siden. Din eksistens avhenger av mørk materie som holder galaksien vår sammen. Du er bokstavelig talt laget av stjernestøv, og du er forankret i mørk materie. Det er ikke abstrakt.

Når jeg ser barn så på stjernene, som jeg gjorde, og spør 'hva er der?' vil jeg at de skal vite: det er ikke bare stjerner. Det er mysterier som gamle mennesker som jeg dedikerer hele sine liv til å løse. Det er muligheten for oppdagelse, for å forandre det vi tror vi vet. Det er håpet om at universets største løsninger venter oss ute i mørkene.

Jeg vet at jeg sannsynligvis ikke vil løse mørk materie og energi i mitt liv. Det kan ta flere generasjoner. Men det er greit. Realiteten av en uendelig oppgave er deilig. Det betyr at jorden min fortsetter å være relevant, at mitt arbeid fortsetter å bety noe. Hver natt jeg peker et teleskop mot himlen, er jeg del av menneskelighetens lengste samtale: 'Hva er universet?' La den samtalen aldri stanse.