Det meste af vores univers er skjult i det skjulte. Selv om vi ikke kan se eller røre ved det, siger de fleste astronomer, at størstedelen af kosmos består af mørkt stof og mørk energi. Men hvad er dette mystiske, usynlige stof, der omgiver os? Og hvad er forskellen mellem mørk energi og mørkt stof? Kort sagt bremser mørkt stof universets udvidelse, mens mørk energi fremskynder den.

Det mørke stof virker som en tiltrækningskraft – en slags kosmisk cement, der holder vores univers sammen. Det skyldes, at mørkt stof ganske vist interagerer med tyngdekraften, men det hverken reflekterer, absorberer eller udsender lys. I mellemtiden er mørk energi en frastødende kraft – en slags anti-tyngdekraft – som driver universets stadigt accelererende ekspansion.

Den mørke energi er den langt mere dominerende kraft af de to og tegner sig for ca. 68 procent af universets samlede masse og energi. Mørkt stof udgør 27 procent. Og resten – sølle 5 procent – er alt det almindelige stof, som vi ser og interagerer med hver dag.

Det mørke stof kan ikke fotograferes, men forskere kan detektere det og kortlægge det ved at måle gravitationslinsevirkninger. Dens fordeling er her vist i den blå overlejring af det indre område af Abell 1689, en galaksehob på 2,2 milliarder lysår afstand. (Kilde: NASA/ESA/JPL-Caltech/Yale/CNRS)

Dunkelt stof

I 1930’erne studerede den schweiziskfødte astronom Fritz Zwicky billeder af de ca. 1.000 galakser, der udgør Coma-hobbyen – og han opdagede noget mærkeligt ved deres adfærd. Galakserne bevægede sig så hurtigt, at de simpelthen burde flyve fra hinanden. Han spekulerede i, at en slags “mørkt stof” holdt dem sammen.

Årtier senere fandt astronomerne Vera Rubin og Kent Ford et lignende fænomen, da de studerede de enkelte galaksers rotationshastighed. Stjernerne i en galakses yderkant burde kredse langsommere end stjerner nær centrum. Det er den måde, planeterne i vores solsystem kredser på. I stedet bemærkede de, at stjernerne i udkanten af en galakse kredser lige så hurtigt – eller hurtigere – end stjernerne tættere på. Rubin og Ford havde fundet flere beviser for, at en usynlig form for stof tilsyneladende holder universet sammen.

“Selv stjerner i periferien kredser med høje hastigheder,” forklarede Rubin engang i et interview med Discover. “Der må være meget masse for at få stjernerne til at kredse så hurtigt, men vi kan ikke se den. Vi kalder denne usynlige masse for mørkt stof.”

Astronomerne har nu mange andre beviser, der tyder på, at mørkt stof er virkeligt. Faktisk er eksistensen af mørkt stof så bredt accepteret, at det er en del af den såkaldte standardmodel i kosmologien, som danner grundlaget for den måde, hvorpå forskerne forstår universets fødsel og udvikling. Uden den kan vi ikke forklare, hvordan vi er kommet hertil.

Et vidtrækkende billede af lokaluniverset, der strækker sig over hundreder af millioner af lysår, afslører kosmos klumpede og netagtige struktur med strenge af galakser og enorme tomrum. Mælkevejen er blot et af de mange punkter, der udgør Virgo-superhobbyen. I stedet for blot at være tomme, passive rum kan hulrummene indeholde ledetråde til at forstå mørkt stof, mørk energi og galaktisk udvikling. (Kilde: Andrew Z. Colvin)

Men denne høje status lægger pres på kosmologerne for at finde et endegyldigt bevis på, at mørkt stof eksisterer, og at deres model af universet er korrekt. I årtier har fysikere over hele verden brugt stadig mere højteknologiske instrumenter til at forsøge at opdage mørkt stof. Indtil videre har de ikke fundet nogen tegn på det.

Læs mere: Mens jagten trækker ud, begynder fysikere at lede efter den letteste mørke materie

Dunkle energi

Astronomer har vidst, at vores univers udvider sig i omkring et århundrede nu. Teleskopiske observationer har vist, at de fleste galakser bevæger sig væk fra hinanden, hvilket antyder, at galakserne var tættere sammen i en fjern fortid. Som følge heraf har beviserne for Big Bang hobet sig op. Astronomerne antog imidlertid, at den kombinerede tyngdekraft fra alle kosmos’ stjerner og galakser burde bremse universets udvidelse. Måske ville det endda en dag kollapse ind i sig selv igen i et Big Crunch.

Denne forestilling blev imidlertid forkastet i slutningen af 1990’erne, da to hold af astronomer opdagede noget, der ikke gav nogen mening. Forskere, der studerede supernovaer i de fjerneste galakser, opdagede, at fjerntliggende galakser bevægede sig hurtigere væk fra os end nærliggende galakser. Universet var ikke bare ved at udvide sig – udvidelsen blev fremskyndet.

(Credit: Roen Kelly/Discover)

“Min egen reaktion er et sted mellem forbløffelse og rædsel”, sagde astronom Brian Schmidt, der ledede et af de to hold, til New York Times i 1998. “Forbløffelse, fordi jeg simpelthen ikke havde forventet dette resultat, og rædsel, fordi jeg ved, at det sandsynligvis ikke vil blive troet af et flertal af astronomer – der ligesom jeg selv er ekstremt skeptiske over for det uventede.”

Men i stedet for at modbevise det, har efterfølgende observationer kun gjort beviserne for mørk energi mere robuste. Faktisk accepterer nogle fremtrædende kritikere af mørkt stof stadig eksistensen af mørk energi.

Læs mere:

Nu betyder det ikke, at forskerne ved, hvad mørk energi er. Langt fra. Men de kan beskrive dens rolle i universet takket være Albert Einsteins generelle relativitetsteori. Einstein kendte ikke til mørk energi, men hans ligninger foreslog, at der kan opstå nyt rum. Og han inddrog også en fuskefaktor i relativitetsteorien kaldet den kosmologiske konstant, som han tilføjede – og senere fortrød – for at forhindre universet i at kollapse indad. Denne idé gør det muligt for rummet selv at have energi. Forskerne har dog stadig aldrig set denne kraft på Jorden.

Nogle teoretiske fysikere mener, at der findes et helt mørkt rige af partikler og kræfter derude, som bare venter på at blive opdaget. Uanset hvad mørk energi og mørkt stof er lavet af, ser det ud til, at de spiller tovtrækkeri med vores univers – både holder det sammen og trækker det fra hinanden.