ANNONSE

VITENSKAP

Universets skjulte spindelvev

Tekst: Bjørn Hugo Pettersen


Publisert: 19.12.2015

FORVRENGT LYS: Lyset blir avbøyd når det passerer gigantiske masser, som ­galaksehopen Abell 370 (seks milliarder lysår unna). Ved hjelp av gravitasjons­linsing oppdaget astronomene at lyset blir mye mer bøyd enn massen av det synlige (stjerner, gasser osv.) alene sørger for. (FOTO: NASA/ESA)


Uten mørk materie hadde sannsynligvis verken stjerner, planeter eller planetbeboere eksistert. Men vi vet egentlig ikke hva mørk materie er.

Det kan være en ukjent partikkel. Og det kan ha noe med gravitasjon å gjøre – noe vi ennå ikke helt forstår, og som fordrer at gravitasjonsteorien en gang i framtiden må utvides.

– De fleste astronomer og fysikere heller til den første teorien, at mørk materie består av en hittil ukjent partikkel. Denne er i så fall helt forskjellig fra alle de 17 andre partikkeltypene vi kjenner i dag. Hvis det er slik, kommer den eller de som oppdager mørk materie-partikkelen, til å få nobel­prisen i fysikk, forsikrer Anna Kathinka Dalland Evans, astrofysiker ved Universitetet i Oslo.

Hun har forsket inngående på mørk materie, blant annet da hun jobbet med doktorgraden. Den usynlige materien er lettest «å få øye på» milliarder av lysår unna – rundt galaksehoper som kan romme hundrevis av galakser og millioner på millioner av stjerner.

Det meste er «mørkt»

Verdensrommet er enormt, og jordas størrelse er mindre enn et punktum i verdens største bok. Det er eksempelvis plass til 1,3 millioner jordkloder i sola, og det finnes stjerner som er mye, mye større enn den som gir varme her hos oss. I universet er det likevel forholdsvis lite av det vi kan ta på og se.

Forskere ved Den europeiske romfarts­organisasjon (ESA) startet for noen år ­siden å studere kosmisk bakgrunn­stråling ved hjelp av romteleskopet Planck, som var operativt i bane rundt jorda fra 2009 til 2013. Kosmisk bakgrunnsstråling er ifølge astro­fysikerne varmestråling fra big bang, og et bevis på at universet har hatt en begynnelse.

ESAs Planck-team slo fast at universets utvidelse startet med et brak tidligere enn vi trodde, for cirka 13,8 milliarder år siden. I tillegg kunne de meddele ganske nøyaktig hva universet består av. Bare 5 prosent er det vi kaller «vanlig materie». Det vil si faste og flytende «substanser», som mennesker, steiner, vann og olje, men også ­flyktige stoffer som luft og lys.

Resten er det vi kaller mørk materie (26 prosent) og mørk energi (69 prosent). Vi vet ikke sikkert hva noe av dette «mørke» er, men det finnes teorier.

– Mørk energi er enkelt forklart det som gjør at universet utvider seg i et stadig ­raskere tempo. Mørk materie er den brikken i gravitasjonspuslespillet som sørger for at partikler klumper seg sammen, slik at det dannes stjerner, planeter og måner. I så fall kan vi takke mørk materie for at det finnes liv i universet. Uten den mørke materien ville nemlig partiklene bare ha sust av gårde i mer eller mindre tilfel­dige retninger, sier Dalland Evans.

Usynlig og upåvirket

Det forskes mye på mørk materie, men den har foreløpig vært en glatt ål forskerne ikke har klart å fange. Vi vet mer om hva den mørke materien ikke er enn hva den er.

– Mørk materie finnes overalt rundt oss, men er usynlig. Den avgir ikke lys, og verken absorberer eller reflekterer lys ­eller noen annen form for elektromagnetisk stråling. Den reagerer dessuten ikke med andre kjente partikler, og følgelig går mørk materie tvers gjennom alt, eksempelvis gjennom jordkloden uten å støte på noe den reagerer med, opplyser Anna ­Kathinka Dalland Evans.

Hun tror partikkelfysikerne ved CERN-laboratoriet utenfor Genève er dem som er nærmest et gjennombrudd når det gjelder mørk materie.

– Den mørke materien er i ferd med å snevres inn, og jeg tror vi har et svar på hva den er om ikke så altfor lenge. Enten takket være en partikkelkollisjon ved CERN eller via annen forskning, sier 39-åringen, som er formidlingsansvarlig ved UiOs institutt for teoretisk astrofysikk.

Holder galakser sammen

Den er ikke synlig, men det er stor enighet om at mørk materie finnes. Det skyldes først og fremst studier av fjerne galakser, blant annet via målinger av det som kalles gravitasjonslinsing. Det er noe Dalland Evans har drevet med.

I korte trekk handler gravitasjonslinsing om at lyset blir bøyd når det passerer ­ekstremt massive legemer, som en galaksehop.

– Hvor mye lyset bøyes rundt en ­galaksehop, avhenger av hopens masse. Utregninger viser at for å holde en galaksehop samlet, trengs det mye mer masse enn den totale massen av det vi kan se. Det må være en masse vi ikke kan se. Svaret er den mørke materien, som samlet har en enorm masse som holder galaksene sammen. Dessuten vet vi at stjernene i en spiralgalakse snurrer rundt sentrum av galaksen, men det merkelige er at det går nøyaktig like fort i de ytterste av galaksens armer som i de sentrale delene. Stjernene i de ytre spiralarmene beveger seg faktisk så fort at de ifølge fysikkens lover skulle ha blitt slengt utover, men noe holder dem igjen. Også her må forklaringen være den mørke materien, konkluderer astro­fysikeren.

Mørk materie

• Utgjør ifølge astronomer og astro­fysikere 26 prosent av alt som finnes i universet. Hvis vi ser på all materie som finnes, er det omtrent fem ganger så mye mørk materie som «vanlig» materie (gasser, støv, stjerner, planeter, mennesker, dyr).

• Teorien er at mørk materie har mest betydning når det gjelder gigantiske objekter: Den holder galakser og galaksehoper sammen.

• Ellers er den mørke materien trolig viktig for at partikler i det hele tatt begynte å klumpe seg sammen til støv, gasser, steiner, planeter, stjerner og galakser. Uten mørk materie ville sannsynligvis ­partiklene ha fart mer eller mindre fritt av sted. De første stjernene ble for øvrig dannet om lag 400 millioner år etter big bang, altså for cirka 13,4 milliarder år siden, ifølge astronomene.

• De fleste astronomer og astro­fysikere tror mørk materie er en partikkel vi ennå ikke har opp­daget, og mange tror denne ­partikkelen blir oppdaget om noen få år. I dag kjenner vi til 17 partikler, blant dem elektroner og kvarker. Den foreløpig siste partikkelen som ble bekreftet, det såkalte Higgs-bosonet, ble påvist ved CERN-laboratoriet i årene fra 2011 til 2013.


Annonse

© 2019 - Lokalavisen -- Design/layout: Blest.no