Bilde av bakgrunnsstrålingen

Magasinet Science har laget en liste over årets viktigste oppdagelser. Den viktigste er de resultater man har kommet frem til ved av observasjoner av bakgrunnsstrålingen i Universet




Universet oppsto for 13,7 milliarder år siden. 400 000 år etter at universet startet var energitettheten avtatt tilstrekkelig til at elektroner, protoner og heliumkjerner kunne gå sammen til atomer. Dermed ble universet gjennomsiktig. Grunnen til dette er at lys kan reagere direkte med de enkelte partikler, noe som gjør at de hele tiden blir avbøyd og spredt. Når materien går over til atomer er det imidlertid bare enkelte frekvenser av lyset som reagerer med atomene, slik at universet da ble gjennomsiktig. Den strålingen som da bredte seg i universet kan vi i dag se restene av. Siden universet har utvidet seg har òg bølgelengden til dette lyset blitt større. Den bakgrunnstrålingen vi nå observerer fra tidspunktet universet ble gjennomsiktig, kan beskrives som sort stråling fra et legeme med en temperatur på 2,7 K. Ved å studere temperaturvariasjoner i denne strålingen ved hjelp av WMAP satellitten, har nå forskere kommet frem til at universet oppsto for 13,6 milliarder år siden. At det er sammensatt av 4 % lys materie. Det er den materie vi kan observere i form av elementærpartikler og atomer. 23 % er mørk materie. Det er materie er bygd opp av partikler vi foreløpig ikke kjenner noe til. Resten 73 % er mørk energi. Det er en energi som gir en frastøtene kraft som nå utvider universet stadig hurtigere. Hvis denne kraften er større enn en kritisk verdi, vil den med tiden rive i stykker stjernetåker, solsystemer, planeter, ja, selv atomer i den store sønderrivningen. Nå trenger vi ikke miste nattesøvnen av den grunn. Dette vil i så fall først skje om ca. 22 milliarder år.

Man har lenge hatt en indikasjon for at mørk masse eksisterer ved at galeaksers rotasjonshastighet har vært større enn den observerte masse i skulle tilsi. På samme vis som en satellitts rotasjonshastighet avhenger av jordens masse, vil rotasjonshastigheten til deler av en galeakse avhenge av den massen som ligger innenfor. Når man observerer denne rotasjonshastigheten ser man at den masse som forårsaker rotasjonen må være større enn det man kan observere, altså må noe av massen eksistere som mørk masse.

Indikasjon på at man har mørk energi fikk man i 1998. Man observerte da lyset fra supernovaer av klasse 1a. Disse supernovaene oppstår ved at en hvit dverg mottar masse fra en nabostjerne og blir ustabil. Ut fra variasjonen i lystyrke til en slik supernova kan en beregne den absolutte lysstyrken. Når man vet den absolutte lysstyrken og sammenholder med den lysstyrken man observerer på jorden, kan man beregne avstanden til supernovaen. I perioden fra lyset ble sendt ut fra supernovaen til det når jorden har universet utvidet seg. Derved har og lysbølgene strukket seg og lyset har blitt rødforskjøvet. Graden av rødforskyvning viser oss derved universets ekspansjon i perioden fra lyset ble sendt ut til det blir observert på jorden. Når man observerer rødforskyvningen til en supernova finner man da hvor mye universet har strukket seg siden lyset ble sendt ut. Ved å sammenholde disse opplysningene om avstand og rødforskyvning, kom man i 1998 frem til at universets ekspansjon som man hittil hadde trodd var avtakende i stedet var økende. Det må da være en frastøtende kraft som forårsaker denne ekspansjonen. Den energi som bevirker dette kaller man mørk energi.

På samme vis som lyden fra en kirkeklokke kan fortelle noe om klokkens form og størrelse, kan ”ringingen” fra bakgrunnstrålingen fortelle oss om universets bygning. WMAP (Wilkinson Microwave Anisopotry Probe) satellitten har i 2003 gitt den hittil mest nøyaktige måling av den kosmiske bakgrunnstrålingen som oppsto 400 000 år etter universets skapelse. Beregninger basert på denne målingen støtter opp om eksistensen av mørk masse og mørk energi. Ut fra disse beregninger ser det altså ut som at universet oppsto for 13,7 milliarder år siden og at det vi kan ser nå i form av elementærpartikler og atomer utgjør 4 % av universet. Resten består av 23 % mørk masse og 73 % mørk energi. Å finne ut hva mørk masse og mørk energi egenlig er, vil nå bli en av de viktigste og mest spennende forskningsoppgaver i årene fremover.