Tænk på alt, hvad der findes i universet. Kæmpe rumovne som vores sol. Gasgiganter, som vores planet bare vil være en dværg. Rækker af asteroider kæmper gennem tom plads. Fjern stjerner tusinder af lysår væk. Alt dette er mindre end 5% af universets masse. Hvor er resten? Dette er stadig et mysterium. Vores gigantiske univers kunne have dannet sig med partikler med mørkt stof, som vi ikke engang havde haft mulighed for at observere. Forskere forsøger at bevise deres eksistens, og med dem eksistensen af "mørke stjerner".
Der er et element, der kan udgøre så meget som 25% af universet. Vi kan ikke føle eller se det. Det interagerer ikke med lys. Det består ikke engang af de byggesten, vi er vant til - elektroner og protoner inde i atomer, der udgør alt stof.
Dette er "mørk materie", og forskere har forsøgt at forstå, hvad det er i årtier. Den teoretiske astrofysiker Katherine Freese er en af dem, der jager på disse mystiske livsten. For tredive år siden førte hendes teori om en usynlig lim, der var med til at forme universet, til konstruktion af underjordiske partikelacceleratorer over hele jorden, ligesom maskinerne på CERN. Hvad leder de efter? Disse partikler kaldes wimps (WIMPs), og ifølge Freese kunne stjerner lavet af dette spøgelsesrige materiale have hjulpet kosmos til at danne milliarder af år siden.
Wimps (svagt interagerende massive partikler) er store partikler, der ikke interagerer med elektromagnetiske kræfter. Dette gør dem "mørke" - de kan ikke observeres ved hjælp af de elektromagnetiske sensorer, som mennesker har brugt til at undersøge universet i de sidste hundrede år.
Men takket være teorien om supersymmetri - som indebærer, at enhver kendt partikel har et "antimaterielt" ækvivalent - er der et hul i vores nuværende partikelatlas, og WIMPS kan udfylde dette hul perfekt. De er overalt, men de efterlader ikke spor, fordi de er tilbageholdende med at interagere med de almindelige partikler omkring dem.
”Nå, hvis vi tager alle objekter i vores daglige liv - din krop, den stol, den sidder i, luften, den trækker vejret, væggene omkring os, tilføjer planeterne, tilføjer stjernerne - alt dette er lavet af atomer, som vi forstår, men alt dette atomstof udgør kun 5% af vores univers - fem procent! Derfor er der yderligere 95%, som vi er nødt til at forstå. Og det er her, mørkt stof og mørk energi kommer ind. Når de passerer gennem dig - milliarder af partikler hvert sekund - bemærker du det ikke, fordi det svage samspil er virkelig svagt, sker der ikke noget.”
Salgsfremmende video:
Hvordan finder du det, du ikke har nogen måde at se på?
”En god analogi til mørk stof er vind. Vi ser det ikke, det er usynligt, og alligevel er vi sikre på, at det eksisterer, fordi bladene ruster. Det samme er tilfældet med mørkt stof. Vi ser, at det trækker ting sammen … det er stof, hvilket betyder, at det føles tyngdekraft. Hun hænger sammen og trækker ting sammen. Vi ved, at det eksisterer af denne grund, men vi ved ikke, hvad det består af."
Hvis der findes wimps - og Freese er sikker på, at de gør det - burde de have vist sig kort efter Big Bang.
Freese udforskede denne teori med andre astrofysikere Paolo Gondolo ved University of Utah og Doug Spoliar ved University of Stockholm i Sverige. De søgte efter de første "mørke stjerner", der dannede sig i universets tidlige dage.
På trods af deres navn var disse eldgamle stjerner blændende - de levede ved udslettelsen af mørk stof. Og nogle af dem kunne bo i de fjerne hjørner af Universet og strålende skinnende.
"Mørke stjerner startede med de samme masser som Solen, men kunne vokse sig større og større, indtil de blev en masse af millioner af solskin og milliarder gange lysere."
”Det næste store teleskop, James Webb-rumteleskopet, en forlængelse af det berømte Hubble-rumteleskop, vil være i stand til at finde mørke stjerner. Ved at gøre dette finder vi ikke kun en helt ny type stjerner, som allerede er overraskende i sig selv, men vi vil også bevise, at de lever af WIMP'er. Så problemet løses af sig selv."
Og det kunne betyde slutningen på en af de sværeste udfordringer i moderne videnskab. Forskere har forsøgt at løse problemet med mørkt stof siden 1930'erne, men antydninger til dets eksistens dukkede op længe før det.
”Da folk studerede solens bevægelse og planeterne omkring dem, indså de, at de centrale planeter bevæger sig ret hurtigt, men jo længere væk fra centrum, jo langsommere er bevægelsen,” siger Freese.
"Så de tænkte, okay, dette er Newtons love, vi kender dem, det er naturens love. Lad os se på større strukturer - galakser og galakse klynger."
”Men det var ikke det, de fandt: de fandt, at når du bevæger dig fra midten af galaksen, bevæger sig alt med samme hastighed. Det var temmelig underligt."
Freese mener, at stjernerne og planeterne, vi ser på nattehimlen, er kulminationen af en lang reaktionskæde, der begyndte med disse svagt interagerende partikler. Og hun siger, at uden partikler af mørk stof, kunne universet ikke være blevet, hvad det er. "De strukturer, vi lever i, galakser og galakse klynger, kunne ikke have dannet sig, hvis mørkt stof ikke havde dannet den kosmiske bane, vi lever i."
”Det vil sige, først blev mørkt stof samlet, og derefter almindelige atomer, neutroner og protoner og så videre, sammen med mørkt stof, dannede protogalakser, som førte til udseendet af galakser, planeter og stjerner. Men for at begynde at danne denne struktur er mørkt stof nødvendigt."
ILYA KHEL
