I Vincent van Goghs maleri stjernenatt flyter vår virkelighet sammen med en annen verden. Kanskje var han nærmere sannheten om universet enn noen hadde ant?

Skjult skyggeunivers – midt blant oss

Det kan finnes en hel usynlig galakse – midt i Melkeveien. Med mørke soler og planeter. Kanskje til og med mørkt liv.

28.3 2016 04:00

I teorien kan et romskip med romvesener av en ukjent art passere igjennom deg akkurat nå.

Men du merker dem ikke.

For det fremmede fartøyet og mannskapet dets er lagd av mørk materie – en type stoff som nesten ikke påvirker det stoffet som du er lagd av. Atomene i romskipet glir bare tvers igjennom deg. 

Det er kanskje ikke særlig sannsynlig at akkurat dette skal skje. Men ifølge fysikken er det ikke umulig.

For forskere er ganske sikre på at det finnes vanvittige mengder usynlig og ufølbar mørk materie i galaksen vår. Og nå begynner flere å tro at dette stoffet slett ikke bare er en ensartet sky av ensomme partikler.

Den kan i stedet bestå av mange ulike partikler, som samspiller med hverandre og med ukjente krefter.

Noen mener på ramme alvor at det kan ligge en usynlig galakse av mørk materie – med soler, planeter og intelligent, mørkt liv – klin midt i Melkeveien.

Men nå foregriper vi sakenes gang. La oss heller begynne på begynnelsen:

Hvordan kan vi være så sikre på at mørk materie finnes, når den er usynlig og ufølbar?

Galaksene er tyngre enn de ser ut

Det enkle svaret er at vi har observert den. Eller rettere sagt effekten av den.

Allerede på 70-tallet merket den amerikanske astronomen Vera Rubin at galaksene i verdensrommet ikke beveger seg slik de burde. De spinner for fort i forhold til hvor tunge de er.

Med den farten, ville ikke galaksene være tunge nok til at gravitasjonskraften deres kunne holde dem sammen. Tvert imot burde stjernene i galaksene blir slengt fra hverandre.

Galaksene må være tyngre enn de ser ut. De må inneholde mye mer stoff enn det vi kan måle og observere. Ut ifra beregningene ser det faktisk ut som om det synlige stoffet i universets galakser bare utgjør 20 prosent av stoffet som faktisk finnes.

Men hvor er resten?

Mørk materie


Vera Rubin kikker i et teleskop ved Vassar College, rundt 1947. I sin karriere som astrofysiker gjorde hun flere oppdagelser som skulle ha dyptgripende følger for fysikken. For eksempel at det ser ut til å mangle enorme mengder stoff i universet. (Foto: Science Photo Library / NTB Scanpix)

Som svar på problemet vokste det fram en ny ide:

Kanskje galaksene er fulle av et stoff som ikke synes og merkes til vanlig, men som har tyngde? En slags usynlig mørk materie som ikke reagerer særlig med noen andre av kreftene våre enn tyngdekraften?

Og det er altså akkurat det flertallet av dagens forskere tror. De mener 80 prosent av stoffet i universet er slik mørk materie. 

Beregninger har vist at regnestykket med de snurrende galaksene går opp, dersom galaksene ligger inne i en kuleformede skyer av usynlige partikler av mørk materie.

Og i de senere år er det også kommet observasjoner som bekrefter dette. Vi kan for eksempel se sporene av den mørke materien fordi tyngdekraften dens forstyrrer lyset fra synlige stjerner.

I dag mener mange forskere at sola og jorda og hele melkeveien ligger midt inne i en sky av mørk materie-partikler. Den er her – midt blant oss.

Men hva er disse partiklene?

WIMPer

Siden den mørke materien nettopp ser ut til å legge seg som kuler rundt galaksene, har forskerne mistenkt at den består av såkalte WIMPer – eller svakt interagerende massive partikler.

Dette er – som navnet antyder – partikler med masse. De påvirkes derfor av tyngdekrafta. Men ellers reagerer de lite med de kjente kreftene og partiklene i universet, som elektromagnetismen og atomer. Dette forklarer at vi ikke merker at vi sitter inne i en sky av dem.

Fordi de ikke reagerer med noe annet, kan de faktisk fly tvers igjennom både oss, jorda og sola. Helt ubesværet. De påvirker ikke oss og vi påvirker ikke dem.

WIMPene bryr seg ikke særlig mye om hverandre engang. De suser bare rundt, uten å forholde seg til noe annet enn tyngdekrafta og den svake kjernekrafta. Dermed blir de trukket sammen i skyer, men uten å klistre seg sammen, for eksempel til atomer og stjerner og folk.

Det minst interessante stoffet i verden, med andre ord.

Men i det siste har det kommet resultater som hinter om at den mørke materien ikke er så ensartet og kjedelig som vi har trodd.

En studie fra 2015 tyder for eksempel på at det usynlige stoffet påvirker seg selv.

Og nå spekulerer fysikerne:

Kan mørk materie være like kompleks som det synlige stoffet i verden? Kan det danne en slags mørke atomer og molekyler? Og blir det påvirket av ukjente krefter, på lignende måter som synlig stoff påvirkes av kjernekrefter og elektromagnetisme?

Speilunivers

– Det er ingenting som forhindrer at det skal være tilfelle, sier professor Are Raklev ved Universitetet i Oslo, og maler opp et rimelig psykedelisk scenario.

– Du kan forestille deg et slags speilunivers som er identisk med vårt, med stjerner og planeter og til og med intelligent liv.

Et slikt univers kunne hatt krefter tilsvarende våre egne, som kjernekrefter og elektromagnetisme. De mørke stjernene kunne altså sende ut en form for stråling – mørkt lys. Lys som vi ikke kan se eller måle på noen måte.

Men professoren heller en halv bøtte kaldt vann i blodet før vi rekker å komme for langt i fantasien.

– Det går ikke opp, sier han.

All mørk materie kan ikke være slik.

For både beregninger og observasjoner viser jo at det må finnes kuleformede skyer av mørk materie rundt galaksene. Dersom mørk materie oppførte seg slik som stoffene vi kjenner, ville denne kula ha falt sammen til en skive av soler og planeter. Slik den synlige materien i galaksen har gjort.

Likevel er det plenty av rom for fantasi i mulighetene som er igjen.

Kan være flere typer mørk materie

– Den mørke materien kan fortsatt være minst like kompleks som vanlig materie, med mange partikler og avanserte fysiske lover, sier Raklev.

For det er jo ikke sikkert at all den mørke materien er av samme type. Kanskje består noe av den av WIMP-aktige einstøinger som svever rundt i skyer, mens en annen del oppfører seg mer som vår materie?

I en artikkel fra 2013 foreslo faktisk et knippe Harvard-fysikere at noe av den mørke materien i Melkeveien kan ha klumpet seg sammen til en usynlig galakse som roterer sammen med den synlige.

Hvorvidt dette også kunne innebære at det dannet seg mørke stjerner og planeter, er for øyeblikket temmelig usikkert. Men forskerne utelukker det ikke.

Og det åpner jo for en del spennende spekulasjoner.

Leter mørke forskere etter oss?

Hva om galaksen vår inneholder usynlige, mørke planeter med mørke intelligente skapninger på? Skapninger som på sin side ikke kan se oss. Som kanskje har oppdaget at universet har mer masse enn det ser ut, og som bruker vitenskapen sin til å lete etter oss?

– Det hender at vi spøker litt om hvordan et forskningsmiljø i den mørke verden ville gå fram for å finne vår verden, sier Raklev.

– Det er et fint tankeeksperiment for å se med nye øyne på vår egen leting etter mørk materie.

Men Raklev stiller seg litt tvilende.

Hvis det lå en galakse av mørk materie innfiltret i vår, burde tyngdekrafta fra mørke stjerner av og til rive planeter i vår galakse ut av banene sine. Men vi har ikke sett uforholdsmessig mange planeter på avveie.

En annen ting er fysikken bak det hele, påpeker professoren.

Ustabile partikler

Selv om det i utgangspunktet kan være en hel masse ulike typer partikler av mørk materie, er de fleste av dem sannsynligvis ustabile.

Det er nemlig slik partikler vanligvis oppfører seg.

De faller fra hverandre til de ikke kan falle fra hverandre mer. Og da sitter du til slutt med hauger av nettopp den der enkle, kjedelige partikkelen som ikke reagerer med noe.

Faktisk er det et mysterium hvorfor vår egen verden fortsatt har sammensatte partikler som protoner – som alt stoff er bygd opp av.

Lovene i universet må være fantastisk fininnstilte – nøyaktig slik de er i dag – for at stjerner og planeter og vi skal eksistere.

– Er det sannsynlig at det også har skjedd i den mørke verden? spør Raklev.

Foreløpig har ingen noe godt svar.

Men det er ikke sikkert det varer så lenge før vi vet mer om den mørke siden.

Forskere forsøker nemlig å lage mørk materie i partikkelakseleratoren LHC ved CERN. Med en god dose flaks kan det dukke opp noe der allerede i år.

I så fall vil forskerne antagelig også kunne si mer om hva mørk materie er – for eksempel om det er snakk om sammensatte partikler som våre protoner.

– Jeg tror vi vil vite mye mer om ti år, sier Raklev.

Og i partikkelfysikken er ti år jaggu ikke lenge.

– Dette er en spennende tid å forske på mørk materie.

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.