Universums grejer då och nu HowStuffWorks.com Tänk dig att du vill bestämma massan av ett hus och dess innehåll. Du hämtar huset och ställer det i en gigantisk skala. Låt oss säga, för argumentets skull, du mäter massan till 100, 000 pund (45, 359 kilo). Tänk dig nu att du vill se vad varje objekt i huset bidrar till den totala massan. Du tar bort ett objekt i taget och placerar det på vågen. Du eliminerar till och med all luft för att få ett mått på dess massa. Låt oss nu säga massan av de enskilda föremålen, inklusive golvet, husets väggar och tak, lägger till upp till 5, 000 pund (2, 268 kilo). Vad skulle du tycka? Hur skulle du redogöra för skillnaden i massor? Skulle du dra slutsatsen att det måste finnas något osynligt material i huset som gör konstruktionen tyngre?
Under de senaste 40 åren har detta är exakt det dilemma som astronomer har mött när de har försökt bestämma universums byggstenar. Innan dess, de trodde att universum innehöll normal materia - saker du kan se. Skanna över kosmos, och den här typen av saker verkar uppenbar. Det finns miljarder galaxer, var och en fylld med miljarder stjärnor. Runt några av dessa stjärnor, planeter och deras månar spårar elliptiska banor. Och mellan de stora, sfäriska kroppar ligger oregelbundet formade föremål, allt från stora asteroider till meteoroider i sten till små partiklar som inte är större än ett dammkorn. Astronomer klassificerar allt detta som baryonisk materia , och de (och vi) känner till dess mest grundläggande enhet som atom , som i sig består av ännu mindre subatomära partiklar, som protoner, neutroner och elektroner. (För enkelhetens skull, vi lämnar leptonerna och kvarkerna ur det.)
Från och med 1970 -talet, astronomer började samla bevis som fick dem att misstänka att det fanns mer i universum än vad man kan se. En av de största ledtrådarna kom när forskare försökte bestämma massorna av galaxer. De gjorde detta genom att mäta accelerationen av moln som kretsar kring en galax ytterkanter, vilket gjorde det möjligt för dem att beräkna massan som krävs för att orsaka denna acceleration. Vad de hittade var förvånande:Massan bakom en acceleration av galaxens moln var fem gånger större än massan av de saker du kunde se - stjärnor och gas - spridda över galaxen. De drog slutsatsen att det måste finnas något osynligt material som omger en galax och håller ihop den. De kallade detta material mörk materia , låna en term som först användes av schweiziska astronomen Fritz Zwicky på 1930 -talet.
Tjugo år senare, forskare märkte det typ Ia supernovor - döende stjärnor som alla har samma inneboende ljusstyrka- var längre bort från vår galax än de borde ha varit. För att förklara denna observation, de föreslog att universums expansion faktiskt accelererar, eller påskyndar. Detta var förvirrande, eftersom tyngdkraften i mörk materia borde ha varit tillräckligt stark för att förhindra en sådan expansion. Var något annat material, något med en tyngdkraftseffekt, orsakar universums snabba expansion? Astronomerna trodde så, och de kallade detta material mörk energi .
I ett decennium, kosmologer och teoretiska fysiker diskuterade förekomsten av mörk materia och mörk energi. Sedan, i juni 2001, NASA lanserade Wilkinson mikrovågsanisotropiprobe , eller WMAP . Instrumenten på detta hantverk tog den mest detaljerade bilden någonsin av den kosmiska mikrovågsbakgrunden - den långvariga strålningen som blev kvar från Big Bang. Detta gjorde det möjligt för astronomer att mäta, med stor noggrannhet, universums densitet och sammansättning. Här är vad WMAP bestämde:Baryonisk materia utgör ynka 4,6 procent av universum. Mörk materia står för bara 23 procent. Och mörk energi utgör resten - hela 72 procent [källa:NASA/WMAP]!
Självklart, att mäta de relativa proportionerna av universums byggstenar är bara början. Nu hoppas forskare kunna identifiera troliga kandidater för mörk materia. De betraktar bruna dvärgar som en trolig kandidat. Dessa stjärnliknande föremål är inte lysande, men deras intensiva gravitation, som påverkar föremål i närheten, ger ledtrådar om deras existens och plats. Supermassiva svarta hål kan också stå för den mörka materien i universum. Astronomer spekulerar i att dessa kosmiska sinkhål kan driva fjärran kvasarer och kan vara mer mycket rikligare än någonsin trott. Till sist, mörk materia kan bestå av en typ av partikel som ännu inte beskrivits. Dessa små bitar av materia kan existera någonstans djupt i en atom och kan identifieras i en av världens superkolliderare, till exempel Large Hadron Collider.
Att lösa detta mysterium är fortfarande en av vetenskapens högsta prioriteringar. Tills den lösningen kommer, vi måste leva med den ödmjuka tanken att huset vi har försökt väga i åratal är tyngre än vi förväntat oss och, mer oroande, bortom vår förståelse.
