Vad är mörk materia och mörk energi

Föreställ dig att 95% av universum är helt osynligt för oss. Det är ingen science fiction det är verkligheten enligt dagens vetenskapsmän. När astronomer räknar ihop all synlig materia i universum, från stjärnor till planeter till gas, försvinner nästan allt. Det som återstår är ett enormt mysterium: mörk materia och mörk energi. Dessa två okända krafter formar universum på sätt vi bara börjar förstå.

Vad är mörk materia egentligen?

Mörk materia är materia som inte lyser upp. Den avger ingen ljus, reflekterar ingenting, och ljus går rakt igenom den. Därför kan vi aldrig se den direkt genom våra teleskop. Ändå vet vi att den finns och det beror på gravitationen.

Tänk på det så här: om du kastar en boll i luften följer den en viss bana baserat på tyngdkraften. Astronomer märkte något konstigt när de studerade galaxer. De roterar för fort. Enligt det vi vet borde de spinna isär, men de gör det inte. Det enda förklaringen är att det finns extra materia vi inte kan se mörk materia. Den utgör ungefär 23% av universum och håller galaxerna samman med sin gravitation.

En annan upptäckt av mörk materia kommer från något som kallas gravitationslinsning. När mörk materia ligger mellan oss och en avlägsen stjärna böjs stjärnans ljus av gravitationen. Ljuset följer en krökt väg, och vi kan se detta. Det är som när en glasskål får ljus att böja sig fast istället för glas är det mörk materia (rätt coolt egentligen).

Vad består mörk materia av? Det vet vi inte än. En teori säger att det är partiklar som kallas WIMP:er mycket massiva partiklar som nästan aldrig träffar annan materia. Forskare letar efter dessa överallt.

Mörk energi driver universum isär

Mörk energi är något helt annat än mörk materia, men namn gör det lätt att blanda ihop dem. Om mörk materia är den osynliga dragningen som håller galaxer tillsammans, är mörk energi den motsatta kraften något som trycker universum isär.

År 1998 gjorde astronomer en chockerande upptäckt. De studerade mycket avlägsna explosioner av stjärnor, kallade supernovor. Dessa explosioner fungerar som ljuslyktor långt bort i universum. Genom att mäta hur långt bort de var kunde forskarna räkna ut hur universum växer. De förväntade sig att expansionen saktar ner över tid, precis som när du kastar något uppåt det går långsammare och långsammare. Men det motsatta hände. Universum accelererar. Det växer snabbare och snabbare.

Det behövdes en helt ny kraft för att förklara detta. Forskare kallade den mörk energi. Den utgör omkring 68-72% av allt i universum mycket mer än något annat. Mörk energi är överallt, i varje kryck och vrå av rummet. Den skjuter stjärnor och galaxer bort från varandra.

Det värdeste här är att vi inte vet vad mörk energi är. Många fysiker tror att det är en egenskap hos själva rummet något som kallas vakuumenergi. Men det kan också vara något helt nytt vi aldrig träffat på förut.

Hur upptäcker forskare det osynliga?

Om mörk materia och mörk energi inte avger ljus, hur hittar forskarna dem? Svaret ligger i moderna instrument och smarta observationer.

Teleskop som Hubble och den nyare Euclid är kraftfulla verktyg. De ser mycket långt ut i universum och mäter hur ljus från stjärnor och galaxer förändras. Genom att studera ljusmönstren kan forskare räkna ut var mörk materia sitter och hur den påverkar världen omkring den.

Partikelfysiker använder sig av enorma maskiner. CERN i Schweiz innehåller Stora Hadronkollideraren, en ring så stor som en stad. Den smäller partiklar in i varandra i nästan ljushastighet. Målet är att skapa nya partiklar kanske WIMPerna som utgör mörk materia. Varje gång två partiklar krockar efterlämnar de spår som datorerna kan analysera.

Supernovor är också viktiga. De här explosionerna är så ljusa att vi kan se dem från miljoner ljusår bort. Genom att mäta hur ljusa de verkar kan vi räkna ut avståndet. Om många supernovor verkar för svaga än väntat bevisar det att universum har expanderat mer än vi trodde det är bevis för mörk energi.

Forskarna letar även efter direkta spår. De bygger känsliga detektorer under jorden för att skärma av från kosmisk strålning. Kanske en WIMP kommer krocka med en atom i detektorn. Hittills har de inte funnet något, men letandet fortsätter.

Varför spelar detta roll för dig?

Det är lätt att tycka att mörk materia och mörk energi är abstrakta begrepp långt bort. Men de påverkar allt vi vet om universum. Utan mörk energi skulle universum vara helt annorlunda. Utan mörk materia skulle galaxer spridas isär för länge sedan.

Den här forskningen förändrar hur vi förstår fysiken. Det finns stora priser och prestige för dem som löser dessa mysterier. En dag kunde denna kunskap leda till ny teknik vi inte ens kan föreställa oss än precis som elektriciteten förändrade allt för hundra år sedan.

Det finns också något inspirerande i att veta att vi inte förstår 95% av universum. Det betyder att stora descobertes väntar. Kanske löser din generation dessa gåtor. Börja med populärvetenskapliga böcker om kosmologi eller följ nyheter från stora teleskop. Tjejerna och killarna som jobbar med detta älskar att dela sina upptäckter.

Förstå att universum är långt större och mer mystiskt än vi trodde för bara några årtionden sedan det är en påminnelse om hur mycket vi fortfarande har att lära oss.