Mørk energi – Fysikleksikon - Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Fysikleksikon > M > Mørk energi

22. december 2013

Mørk energi

Grundbeskrivelse

Mørk energi er en type energi, som findes overalt i rummet, og som får Universet til at udvide sig hurtigere og hurtigere. Nogle forskere opdagede denne accelererende udvidelse i 1998 ved at beregne afstanden til nogle supernovaer i andre galakser og sammenligne disse afstande med galaksernes hastighed væk fra os.

Det viste sig, at udvidelsen er hurtigere i dag, end dengang supernovaerne eksploderede. Man blev meget overrasket over denne opdagelse, da ingen af de kendte stof- og energityper kunne få udvidelsen til at accelerere. Almindeligt stof bremser udvidelsen da partiklerne tiltrækker hinanden på grund af tyngdekraften. Derfor mener man nu at der findes en hidtil ukendt type energi, der har en 'modsatrettet tyngdetiltrækning' og får Universets udvidelse til at accelerere. Vi ved meget lidt om hvad denne mørke energi egentlig er - man kan nemlig ikke se den, men kun se hvordan den påvirker Universets udvidelse.

Uddybende beskrivelse

I mange år mente man, at Universets fremtidige udvikling kun afhænger af den gennemsnitslige densitet af massive partikler. Jo flere massive partikler der var, jo større ville tyngdetiltrækningen imellem dem være. Denne tiltrækning modarbejder Universets udvidelse. Hvis der var nok masse, så kunne tyngdetiltrækningen få Universet til at trække sig sammen igen. Hvis der var for få massive partikler til at vende udvidelsen, så ville Universet udvide sig evigt - men udvidelseshastigheden ville hele tiden aftage, da tyngdetiltrækningen bremser udvidelsen.

Meget overraskende opdagede man i 1998, at Universets udvidelse faktisk accelererer! Dette kan nemmest forklares hvis der eksisterer en type energi med nogle ret mærkelige egenskaber - såkaldt mørk energi. Mørk energi giver en 'modsatrettet tyngdetiltrækning' som prøver at få udvidelsen til at gå hurtigere. Hvis der er nok mørk energi på et givent tidspunkt, så accelereres udvidelsen.

Universets udvikling siden Big Bang til venstre. "Tragtens" diameter angiver Universets skalafaktor - "størrelse" - til forskellige tidspunkter frem til i dag til højre. Accelerationen viser sig ved, at tragten udvider sig meget i højre side, nærmest ligesom en trompet. (NASA, WMAP Science Team)

Accelerationen blev opdaget ved at observere et stort antal af en bestemt type supernova (type Ia), der altid har den samme lysstyrke når de eksploderer. Det var derved muligt at beregne afstanden til disse supernovaer, da forskelle i den mængde lys, man modtager fra disse supernovaer, udelukkende afhænger af afstanden ud til dem. Disse afstande blev sammenlignet med supernovaernes hastigheder. Derved kunne man kortlægge udvidelseshastigheden på forskellige tidspunkter. Det viste sig, at udvidelsen er hurtigere i dag, end dengang de fjerne supernovaer eksploderede.

Densiteten af massive partikler falder, idet Universet udvider sig. Dette giver intuitivt mening: det svarer til, at man har en beholder fyldt med gasmolekyler, som man gradvist gør større. Gasmolekylerne udvider sig for at fylde hele beholderen, og deres densitet falder tilsvarende. Her skal man så forestille sig at 'beholderen' er Universet, og at 'partiklerne' er galakser.

I dag er knap 3/4 af universets indhold mørk energi, mens atomer, som vores verden er lavet af, kun udgør 4% (NASA, WMAP Science Team)

Mørk energi opfører sig ikke lige så intuitivt, som gaspartiklerne gør. Den har en konstant densitet under udvidelsen, og er spredt jævnt ud i rummet - også i tomrummet mellem galakserne. Idet Universet udvider sig, kommer der mere og mere tomrum imellem galakserne.

Derfor stiger mængden af mørk energi i forhold til mængden af massive partikler. Den mørke energi kommer derved til at dominere Universets 'energiregnskab', hvilket giver en stærkt voksende udvidelseshastighed. I det tidlige Univers var energiregnskabet domineret af lys og massive partikler. Derfor var udvidelseshastigheden faldende i det tidlige Univers, for så at stige, idet den mørke energi fik større betydning.

I den fjerne fremtid bliver det måske slet ikke muligt at observere andre galakser end vores egen. Mørk energi vil nemlig skabe en kæmpe udvidelseshastiged, der gør, at galakserne er for langt væk og for rødforskudte til at kunne ses.

Daniel Lawther