Den kosmiske bakgrunnsstrålingen er ettergløden av det tidlige universet. Sju års innsamling av satellittdata fra romobservatoriet WMAP er sammenfattet i denne figuren. Den viste for første gang at universet trolig er assymetrisk. Det betyr at det ikke er likt i alle retninger. (Figur: NASA)

Skeivt univers

Er universet symmetrisk eller skeivt? Spørsmålet avgjør vårt syn på virkeligheten. Et nytt stort radioteleskop skal lete etter svaret.

5.4 2015 05:00

Vi liker å føle oss spesielle. Kirken laget et verdensbilde der alt kretset om oss selv: sol, måne, planeter og stjerner, lag på lag av himmelske sfærer.

Nikolaus Kopernikus dro oss ned på jorda, bokstavelig talt. Vi var småkryp på en ubetydelig liten klode, en av flere planeter rundt sola.

Seinere astronomer gjorde ydmykelsen total: Sola er en helt middels stjerne i utkanten av en spiralarm i en av mange milliarder melkeveisystemer.

Det finnes ikke noe spesielt sted i universet. Utsagnet kalles det kosmologiske prinsippet. Et beslektet prinsipp er det filosofiske middelmådighetsprinsippet: Det er ikke noe uvanlig ved utviklingen av solsystemet, jorda eller menneskene. Vi er alle først og fremst middelmådige.

Det Kosmiske Egget

Merkelig nok var det en kirkens mann som utvidet dette antatt ugudelige prinsippet til sin ytterste, kosmiske konsekvens: jesuittpresten og astronomen Georges Lemaître.

I 1927 lanserte han en teori som betød at universet var likt overalt og i alle retninger. Hvorfor? Fordi det oppstod i ett ensartet punkt, fra selve ur-atomet.

Lemaître beskrev Det kosmiske egg, som eksploderte i skapelsens øyeblikk. Seinere har teorien fått navnet Big Bang.

Den russiske fysikeren og meteorologen Alexander Friedmann fulgte det samme teoretiske sporet. Tre år tidligere hadde han vist at selve rommet utvider seg likt i alle retninger.

Universet og rosinbollen

Albert Einstein mislikte denne idéen. Da Lemaître serverte ham teorien for Det kosmiske egg, skal han ha sagt: «Utregningene dine er riktige, men fysikken er forferdelig.»

Virkeligheten var uenig med Einstein, og virkeligheten vinner. Lemaître spådde at observasjoner ville gi ham rett. Den amerikanske astronomen Edwin Hubble gjorde observasjonene.

I 1929 oppdaget han at jo lengre unna en stjerne eller et melkeveisystem er, desto fortere fjerner de seg fra oss. Med andre ord: Universet utvider seg.

Stopp litt. Hvis alt fjerner seg fra oss, må vel det bety at vi likevel er i sentrum av universet? Nei, hvis du hadde stått på en planet i en galakse langt, langt unna, ville du sett akkurat det samme.

Hvorfor? Tenk deg at jorda er en rosin i en gjærdeig til heving. Gjærdeigen utvider seg likt i alle retninger. En rosin langt borte i den andre enden av deigen fjerner seg fortere enn naborosinen. Det gjelder uansett hvilken rosin du står på. Alt er likt – overalt.


Universet utvider seg. Hvorfor farer de fjerneste delene av universet fortest vekk fra oss? Tenk på universet som en bolledeig til heving. Vi sitter på rosinen til venstre. Naborosinen ovenfor flytter seg ikke så langt unna når deigen heves. Rosinen til høyre i andre enden av deigen, altså universet, har fjernet seg mye mer. Den beveger seg fortest fra oss.

Ikke likt i alle retninger

Eller kanskje ikke. I 2004 så den norske kosmologen Hans Kristian Eriksen fra Universitetet i Oslo og kollegene hans noe nytt: Universet er kanskje ikke likt i alle retninger likevel.

Hvordan kunne de se det? Ved å bruke satellitten WMAP til å studere den kosmiske bakgrunnsstrålingen.

Resultatene rugget på en av pilarene som bærer teorien om det ensartede universet: at den kosmiske bakgrunnsstrålingen er lik i alle retninger. For det er den trolig ikke, viste WMAP.

Faller denne teoretiske pilaren, må kanskje kosmologene klekke ut en ny og bedre fortelling om hvordan universet utviklet seg etter Lemaîtres Kosmiske egg – det store smellet.

Klumper i deigen

Målinger fra romobservatoriet Planck har vist det samme som Hans Kristian Eriksen og kollegene hans fant i 2004, men i mye større detalj. Planck viser også at det er klumper i den kosmiske gjærdeigen.

Klumpene oppstod da universet ble klekket ut av Det kosmiske egget for 14 milliarder år siden. De hete skyene av gass strålte intenst, så intenst at ettergløden fremdeles fanges opp som den kosmiske bakgrunnsstrålingen. Den kommer altså i klumper.

Klumpene er ikke likt fordelt. Eller – er de? For å finne sikkert ut om universet har en bestemt retning, om symmetrien er brutt, må astronomene kunne se enda større skalaer. De må se enda lengre ut gjennom ekkoet fra de første tider.


Romsonden Planck bekreftet dataene fra WMAP i større detalj. Universet ser ut til å være assymetrisk, stikk motsatt standardmodellen av universet. Den sier at universet er likt i alle retninger. Den hvite linjen skiller de to forskjellige halvdelene fra hverandre. Den sørlige himmelen (nederst) er varmere, farget i rødt.

Den kosmiske speilsalen

Det vil de trolig kunne gjøre når de mange tusen radioantennene i Square Kilometer Array (SKA) står klar i halvørkenen Karoo i Sør-Afrika rundt 2025.

Dette enorme instrumentet kan hjelpe dem å komme rundt ett av de største problemene: lokale forstyrrelser.

– På en måte ser radioastronomene ut mot universet som om de var inne i en speilsal på et tivoli, sier Phil Bull ved Institutt for teoretisk astrofysikk på Universitetet i Oslo. Han er en av de mange astronomene som nå planlegger SKA.

Speilene er gasskyer og galakser som ligger nærmere oss. De reflekterer eller avbøyer den kosmiske bakgrunnsstrålingen. Tenk om ujevnhetene bare er fantombilder i speilsalen?

– SKA vil hjelpe oss å se gjennom feilene fra speilene, sier Phil Bull.

– Hvis vi kjenner hvordan disse speilene virker, kan vi til og med bruke refleksjonene til å se deler av universet som vi ellers ikke ville sett. Vi kan snu en ulempe til en fordel, fortsetter han.

– Vi kan også sammenligne resultatene fra SKA med mange andre teleskop, både på jorda og i rommet. Slik kan vi finne ut om universet er ensartet i alle retninger, eller om symmetrien sprekker.

Dyp symmetri

Denne symmetrien har også en dypere betydning for fysikerne. Svært forenklet betyr symmetri at du kan omforme noe i den fysiske verden uten at den forandrer seg.

Et eksempel: Du kaster en ball i været. Under ideelle forhold vil buen opp til toppunktet være lik – men et symmetrisk speilbilde – av buen ballen tegner når den faller tilbake til bakken.

­Denne symmetrien er en grunnleggende egenskap ved verden. Fysikerne ser den i formen og bevegelsene til atomer og enda mindre elementærpartikler. De burde også kunne se den på de aller største skalaer – hele universet.

– Hvis SKA viser at symmetrien er brutt, vil vi virkelig kunne si: Vi har funnet noe! Slike uventede resultater er det som leder fysikken framover, sier Phil Bull.

Lenke:

Square Kilometre Array – nettsider for prosjektet

Annonse

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.

Radioblikk mot de første tider

Det nye radioteleskopet Square Kilometre Array vil bestå av hundretusener av antenner på to kontinenter. Hva kan det fortelle oss om det første og det største i universet?

Del 1: Radioøyne mot det første lyset

Her får du oversikten over hvor radioteleskopene skal bygges, hvordan de blir og hva de skal brukes til.

Del 2: Stoffet som forener universet

Hydrogen finnes i vannet vi drikker og i universets fjerneste egner. Astronomene sporer universets historie i radiobølger fra kosmisk hydrogen.

Del 3: Radioblink over hav av tyngdekraft

Her får du høre hvordan universets fyrtårn – pulsarene – kan brukes til å lete etter de mystiske tyngdekraftbølgene som Albert Einstein forutså.

Del 4: Skeivt univers

I middelalderen trodde de fleste at jorda og menneskene befant seg i universets sentrum. Siden har astronomer funnet ut at alle deler av universet er like. Eller – er de det?

Emneord

Annonse

Annonse