Forskeren forteller: Kaster lys på mørk materie

Jostein Riiser Kristiansen forsøker å finne ut hvorfor det er like mye mørk materie som mørk energi i universet. Her forteller han om sitt arbeid.

Publisert

Jostein Riiser Kristiansen

28 år gammel.

Stipendiat ved Institutt for teoretisk astrofysikk, Universitetet i Oslo.

Forsvarte 17. juni i år doktorgradsavhandlingen Beyond the minimal cosmological model

Hjemmeside
 

Kosmos er et spennende sted som det er lett å bli fascinert av.

For det første huser det mange fundamentale spørsmål av både filosofisk og fysisk karakter.

I tillegg er det et av de områdene av fysikken der mange av de viktige spørsmålene fortsatt står ubesvarte. Denne kombinasjonen gjør etter min mening kosmologi til et av de mest spennende områdene å forske på innen fysikken.

I min forskning studerer jeg blant annet egenskapene til det vi kaller mørk energi og mørk materie.

Mørkt, men ikke tomt

At universet er et mørkt sted er ingen stor nyhet. Man trenger ikke mer enn et under middels godt øye og en klar vinternatt for å konstatere at der ute, mellom de bitte små, lysende stjernene, er det stort sett stummende mørke.

De siste tiårene har det imidlertid dukket opp stadig flere observasjoner som tyder på at dette mørket ikke bare er innholdsløst tomrom, men at det er fylt opp av to substanser som vi kaller “mørk energi” og “mørk materie”.

Mørk materie er partikler som har masse, men ikke elektriske ladning, og de er derfor “usynlige” og kolliderer ikke med vanlig materie. Mørk energi er noe som virker med frastøtende tyngdekraft og som derfor får universet til å utvide seg raskere og raskere. Til sammen tror vi disse mørke sakene utgjør omtrent 95 prosent av innholdet i universet.

Ennå vet vi lite om hva mørk energien og mørke materie egentlig er, men vanligvis blir det antatt at disse to bestanddelene i universet er fundamentalt forskjellige fra hverandre, og at de ikke påvirker hverandre på andre måter enn gjennom tyngdekraften.

Like mye av hver mørkt

For tiden er jeg med på å studere universmodeller der mørk energi og mørk materie er koblet sammen, slik at utviklingen til den ene avhenger av den andre.

Det fine med disse koblede modellene er at de, i hvert fall til en viss grad, løser et problem som finnes i standardmodellen for universet, det såkalte sammentreffproblemet.

Grovt sett handler sammentreffproblemet om å forklare hvorfor det er omtrent like mye mørk materie og mørk energi i universet. Hvis det hadde vært mye mer mørk energi, ville universet på et tidlig stadium ha begynt å utvide seg så raskt at strukturer som galakser, solsystemer og oss selv aldri hadde blitt dannet. Hvis det hadde vært mye mindre mørk energi, ville vi ikke observert den mørke energien i det hele tatt.

Naturen har fasiten

Dersom mørk energi og mørk materie er to fundamentalt forskjellige substanser som ikke har noe med hverandre å gjøre, er det vrient å forklare hvorfor det er et akkurat passe mengdeforhold mellom dem.

I de koblede modellene blir dette sammentreffproblemet mye mindre alvorlig, ettersom mørk energi og mørk materie her kan “snakke sammen” og fordele energi mellom seg.

Til syvende og siste er det naturen som sitter på fasiten til hva som er den beste beskrivelsen av universet. I årene som kommer vil vi få mye bedre observasjoner, ikke minst fra den nylig oppskutte Planck-satellitten.

Antagelig vil bildet vårt av et univers dominert av mørk energi og mørk materie overleve, men forhåpentligvis vil vi få mye mer kunnskap om hva disse tingene er.

Mer informasjon:

J. R. Kristiansen:  På jakt etter mørk materie, dagbladet.no 14.1.2009

J. R. Kristiansen: Et portrett av universets barndom, dagbladet.no 8.5.2009

Kristiansen JR, La Vacca G, Colombo LPL, Mainini R, Bonometto SA: Coupling between cold dark matter and dark energy from neutrino mass experiments. Preprint. http://arxiv.org/abs/0902.2737, 2009

La Vacca G, Kristiansen JR, Colombo LPL, Mainini R, Bonometto SA: Do WMAP data favor neutrino mass and a coupling between Cold Dark Matter and Dark Energy? Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 04, 007 (2009). Preprint: http://arxiv.org/abs/0902.2711