Mørk materie og mørk energi: Det universum ikke vil forklare – ennå

Universet er ikke det det ser ut til å være

Tenk deg at du prøver å forstå et puslespill, men 85% av brikkene er usynlige. Det er i hovedsak hva astronomer og fysikere står overfor når de studerer universet. Alt vi kan se med teleskoper – stjerner, planeter, galakser – utgjør bare 15% av materialet i universet. Resten er noe vi kaller mørk materie og mørk energi, to mysterier som har plaglet vitenskapsmenn siden 1930-tallet. En astronomi bernannt Fritz Zwicky var den første til å foreslå at mørk materie må eksistere – ellers ville galaksene falle fra hverandre på grunn av gravitasjons-kreftene som ikke helt stemte med observasjonene. Dette har blitt et av moderne fysikks største uløste mysterier.

Mørk materie: Universets usynlige blandingsglue

Mørk materie virker å utgjøre omkring 85% av all materie i universet – men vi kan ikke se det, ikke høre det, og ikke ta det. Hvordan vet vi det da finnes? Gravitasjonen! Når astronomer observerer hvordan galakser roterer og beveger seg, merker de at det må være mye mer masse enn det lys fra stjerner og gas forteller oss om. Det er som å se en usynlig dansepartner – du ser ikke henne, men du ser hvordan hennes partner blir svunget rundt. Teori sier at mørk materie er laget av partikler vi ennå ikke har oppdaget – kanskje noe som kalles WIMPs (weakly interacting massive particles). Selv nå bygger vitenskapsmenn dyre underjordiske detektorer for å fange mørk materie-partikler.

Mørk energi: Universets mystiske akselerator

Hvis mørk materie holder universet sammen, så er mørk energi det som river det fra hverandre. På 1990-tallet gjorde astronomer en overraskende oppdagelse: universet ekspanderer ikke bare – det ekspanderer raskere og raskere, som om det var påført et stort «dytt» innenfra. Denne mystiske kraft kalles mørk energi, og den utgjør omkring 68% av universet. Det mest merkelig er at mørk energi ikke ser ut til å bli svakere – selv når universet blir større og større, virker energien like sterk. Det motsetter helt våre intuisjon om at krefter skal bli svakere når avstanden øker. Noen teoretiske fysikere foreslår at mørk energi kan være en egenskap av rommet selv – det som Einstein kalte «kosmologisk konstant» – men vi vet ikke for sikkert.

Tall og trender

Dagens vitenskaplige konsensus er at universet består av: 85% mørk materie, 10% vanlig materie (atomer), og 5% annet (stråling, etc.). Universets alder er omkring 13,8 milliarder år, og det har ekspandert omkring 170 millioner ganger siden Big Bang. Hvis mørk energi fortsetter å akselerere utvidelsen, om omkring 100 billioner år vil alle stjerner være slukket og universet vil være en uendelig tom og kald tomt rom. Siden 2009 har over 10,000 vitenskapelige artikler blitt publisert om mørk materie og energi – tegn på hvor aktuelt problemet er.

Jakten på det usynlige

Fysikere bruker noen av verdens mest sofistikerte instrumenter for å jakte på mørk materie. Det Large Hadron Collider ved CERN i Sveits kolliderer partikler ved ekstreme hastigheter og energier, og håper at prosessen vil skape mørk materie-partikler som kan detekteres. Underjordiske detektorer som LUX og XENON bygger bort kosmisk bakgrunnsstråling for å høre etter boblene av mørk materie som passerer gjennom jorden. Det James Webb-romteleskopet tar de dypeste bilder av universet og hjleper til med å kartlegge mørk energis effekter. Selv med alle disse verktøyene er vi fortsatt på vei.

"Det handler ikke om at vitenskapsmenn er dumme – det handler om at universet er mye større og mer komplisert enn vi tidligere har forestilt oss."

Hvorfor det er spennende for alle

Du kan lure på: «Hvorfor skal jeg bry meg om mørk materie hvis det ikke påvirker mitt liv?» Vel, mørk materie påvirker faktisk alt. Uten mørk materie ville ikke galaksene ha dannet seg, ingen stjerner ville ha blitt til, og mennesket ville aldri ha eksistert. Mørk energi påvirker hvordan universet ages og hvor langt menneskehetens framtid kan strekke seg. Denne forskningen handler også om menneskets evne til å løse mysterier – som å fjerne en stein fra en mur og oppdage at det var hundrevis av steiner bak det som holdt hele veggen opp. Det handler om ydmykhet overfor det uendelige, og det handler om at det fortsatt finnes store mysterier for barn og voksne å utforske sammen.