Det meste af universet består af noget, vi ikke kan se. En ukendt og usynlig form for stof, som fysikerne i mangel af bedre kalder mørkt stof, sørger for at samle stjerner i galakser og galakser i galaksehobe, mens en form for energi kaldet mørk energi skubber alting fra hinanden og får universet til at udvide sig stadig hurtigere.
Det er mørkt stof og mørk energi, der har dikteret universets udvikling. Selv om vi ikke kan se det direkte, kan vi få viden om, hvordan det fungerer, ved at se på, hvordan det påvirker det velkendte, lysende stof.
Præcis det har en international gruppe af astrofysikere nu gjort. De har brugt et stort teleskop i USA til at tage billeder af nattehimlen lige siden 2000. I seneste runde optagelser, kaldet Sloan Digital Sky Survey III, er 1,2 millioner galakser blevet fotograferet, og resultatet er et tredimensionalt kort over en betragtelig del af universet – nærmere bestemt 18,7 kubikgigaparsec, svarende til 649 kubikgigalysår - omtrent som et terning med en sidelængde på 8,7 milliarder lysår.
Resultaterne publiceres i det videnskabelige tidsskrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, men kan også findes på preprint-serveren ArXiv.
Spindelvæv i kosmisk størrelse
På kortet kan man se, hvordan galakserne er arrangeret i galaksehobe, som ligger som dugperler på et kosmisk spindelvæv, adskilt af enorme tomrum.
Kortet afslører også, hvordan den mørke energi har påvirket galaksernes indbyrdes positioner igennem milliarder af år, og hvordan den har fået stadig mere magt i tidens løb.
»Resultatet giver os en bedre forståelse af, hvad der skaber vores univers – for eksempel hvad der har gjort, at vi har en lokal gruppe af galakser, som Mælkevejen tilhører,« fortæller Steen H. Hansen, der som lektor på Dark Cosmology Centre under Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet har fulgt med i Sloan-studiet af galakserne.
Mørk energi før og nu
»Vi ved, at universet består af det, vi ser, samt mørkt stof og mørk energi. Vi kender en del til mørkt stof, men vi har stort set ikke vidst noget om mørk energi,« fortsætter Steen H. Hansen.
»Vi har vidst, hvor stor den mørke energis effekt er i dag, men nu kan vi også se, hvilken effekt den mørke energi har haft på universets udvidelse gennem tiderne.«
De mange galakser er blevet opdelt efter rødforskydning – hvor meget lyset fra dem er forskudt mod det røde område, fordi de bevæger sig væk fra os på grund af universets udvidelse. Galakserne med de største rødforskydninger er længst væk og har været tidligst på færde. Derfor har forskerne ikke kun fået et øjebliksbillede af, hvordan den mørke energi får universet til at udvide sig, men kan se langt tilbage i tiden.
Einstein var på sporet
Universets udvikling var domineret af det mørke stof i de første milliarder år. Efterhånden som universet udvidede sig, fik den konstante mængde af mørkt stof stadig mere plads at boltre sig på – det blev så at sige fortyndet. Som universet blev større, voksede den mørke energis indflydelse på stoffet og dermed galaksernes fordeling til gengæld, viser det nye resultat.
»Før i tiden måtte vi nøjes med at gætte på, hvordan den mørke energi virker, men nu er der et meget stort datasæt, der viser, at den simpleste model for den mørke energi – Einsteins kosmologiske konstant – sandsynligvis er den rigtige,« siger Steen H. Hansen.
Einstein kendte ikke noget til den mørke energi, hvis eksistens først blev påvist i slutningen af 1990'erne, men i hans almene relativitetsteori er der en konstant, som afspejler universets energitæthed. Med den rette værdi af denne konstant dukker den mørke energi så at sige op af Einsteins ligninger som en egenskab ved selve rummet. Energien er proportional med volumen, så jo større univers, desto mere mørk energi.
Farvel til mange teorier
Der findes mange forskellige teoretisk modeller for, hvad den mørke energi er for en størrelse, og at den i bund og grund er lig med Einsteins kosmologiske konstant er kun én af dem – den mest populære blandt fysikerne.
De nye data for de 1,2 millioner galakser peger på denne model som den rigtige, og dermed kan vi vinke farvel til en del af de andre teorier, forklarer Steen H. Hansen:
»Det vigtige er, at vi nu kan luge ud i modellerne for mørk energi. Mange af de teoretiske modeller vil forsvinde nu, hvor vi har data.«
På den måde er vi kommet et stykke nærmere sandheden om universets beskaffenhed. Endnu mere detaljerede kortlægninger som The Dark Energy Survey og projektet Large Synoptic Survey Telescope vil i fremtiden gøre os endnu klogere på de kræfter, der styrer universet.
