Det meste i verden er mørkt

- ”Universet er mørkt – det består hovedsagelig af mørkt stof og mørk energi. Blot 5 % af universet er såkaldt lysende stof som galakser, planeter og stjerner. Resten af universet er noget, vi ikke ved, hvad er. Men vi ved, at det er der, fordi det mørke stof vekselvirker via tyngdekraften”, siger professor Jens Hjorth.

De store spørgsmål alle stiller

Til daglig leder professor Jens Hjorth Dark Cosmology Centre (DARK) på Niels Bohr Institutet,, Københavns Universitet. Han etablerede forskningscenteret i sin søgen efter svar:

-  ”Jeg kan lide at stille de store spørgsmål. Hvem har ikke siddet udenfor og kigget op på himmelen og tænkt: ”Hvad er der mon derude?” Det er en grundlæggende fascination, som man ikke behøver at være forsker for at føle. Jeg er bestemt drevet af den nysgerrighed. Det erkendelsesmæssige, filosofiske behov for at få perspektiv på vores eksistens. Jeg vil vide, hvordan tingene hænger sammen. Kvalificere, hvad vi ved og ikke ved – og jeg stiller mig ikke tilfreds, før jeg har nogle svar”, siger han.

Mørkt stof - jagten på den store strukturdanner i universet

Jens Hjorth forklarer, at det meste i verden er mørkt, men ikke, fordi det er mørkt i farven. Det er, fordi det er usynligt. Det store mørke univers vekselvirker nemlig ikke med lyset. Det hverken udsender eller absorberer lys. På den måde er det meste af universet afskåret fra alt lys.

- ”Vi mennesker taler meget om fornuft og erfaringer. ”Jeg har set det med mine egne øjne” siger vi. Og så tror vi. Og når vi ikke kan se det- så tror vi ikke det findes. Men det kommer man ikke langt med, hvis man vil forstå virkeligheden”, smiler Jens Hjorth og går over til at fortælle om sin ambition med DARK:

”Oprindeligt var et af vore mål med DARK at afgøre, hvad mørkt stof er. I dag ved vi det stadig ikke. Men vi ved mere om, hvordan det opfører sig og vi kan ikke udelukke, at det vekselvirker meget svagt. Én mulighed er, at det vekselvirker med sig selv. Jeg tror, at det er en eller anden form for partikel og at der er en god chance for, at man detekterer den en dag. En ting, der undrer os, er, hvorfor der er så meget af det. Mørkt stof fylder jo det meste af universet. Vi ved heller ikke, hvilken form det har. Vi vil også gerne finde ud af, hvilke egenskaber det har udover at vekselvirke med tyngdekraften. Neutrinoner kvalificerer sig på en måde som mørkt stof, fordi de vekselvirker meget svagt, men de vejer bare for lidt.”, siger Jens Hjorth.

Forskere i hele verden arbejder ihærdigt i såkaldte” dark matter”- detekteringsprojekter for at udvikle avancerede detektorer der kan kortlægge det mørke stof:

”Men vi skyder alle en smule i blinde, for vi ved ikke, hvad det vil vekselvirke med. På den måde er fysikken i lysende stof mere håndgribelig, fordi det vekselvirker med lys.”

Én ting forskerne imidlertid ved er, at mørkt stof betyder alt for strukturdannelsen i universet. Det er det mørke stofs dynamik, der bestemmer, hvordan universet ser ud og hvor store galakserne er.

Mørk energi får universet til at accelerere

-  ”Vi kalder det mørk energi, fordi det har nogle egenskaber, der relaterer sig til energi. Den mørke energi får universet til at accelerere og udvide sig eksponentielt. Vi lever derfor i en epoke i universets historie, hvor universet udvider sig hurtigere end nogensinde før.  Alt bevæger sig væk fra hinanden.  Galakserne bevæger sig væk fra os, og vi bevæger os væk fra dem. Universet bliver større og større, så energitætheden i ting som fx vores Jord bliver udtyndet mens energitætheden i mørk energi forbliver den samme. På den måde kommer den mørke energi til at dominere og fylde mere og mere fremover. Det bygger vi på en blanding af observationer og en antagelse af, at Einsteins almene relativitetsteori holder.  Men det er også en mulighed, at vi har beskrevet universet forkert. ”

Den mørke sektor

I astrofysikken taler man om, at der måske findes en decideret ´mørk sektor´, hvor det mørke stof i universet har sin egen kemi med egne stjerner og mørke galakser uden lysende stof. En egen verden, som ikke bare består af anonyme enkeltpartikler, men som eksisterer parallelt med vores verden.

- ”Vi har kigget efter, om der findes store mørke klumper uden lysende stof. Vi har fundet systemer med meget lidt lysende stof i sig, men vi har ikke detekteret systemer som kun består af mørkt stof. Det mørke stof har nogle egenskaber som bl.a. gør, at det ikke kondenserer så nemt, og så er det er sværere at lave højtæthedsklumper som minder om os mennesker, siger Jens Hjorth.

Gammaglimt

Én af årsagerne til, at Jens Hjorth er kendt som en af de førende forskere i verden inden for kosmologi, og derfor modtager VILLUM FONDEN særlige årslegat i år, er arbejdet med korte og lange gammaglimt.

Ved hjælp af satellitter og teleskoper på jorden har han dokumenteret, at lange gammaglimt opstår, når en tung stjerne, en såkaldt supernova, eksploderer meget langt væk. Opdagelsen har skabt et paradigmeskift inden for feltet.

Jens Hjorth var også forskningsleder på den første opdagelse af synligt lys fra et såkaldt kort gammaglimt, der varer under to sekunder.  Detekteringen har vist, at korte gammaglimt har en anden oprindelse end lange gammaglimt og sandsynligvis skyldes, at ekstremt kompakte stjerner smelter sammen og udsender et kort gammaglimt.

”Jeg har været med til at kaste nyt lys over, hvad gammaglimt egentlig er. Jeg har også været med til at lokalisere den såkaldte ”optiske efterglød” af et kort gammaglimt,” siger Jens Hjorth.

Forskningen i korte og lange gammaglimt blev i 2003 og 2005 vurderet til at ligge på listen over de 10 største  internationale gennembrud inden for naturvidenskab, Breakthrough of the Year, af det verdenskendte videnskabelige tidsskrift Science.

Fremtiden, guld og eksploderende stjerner

I den kommende tid vil Jens Hjorth forske i, hvor de faste silicium og carbon-baserede stoffer kommer fra. Stoffer, som vores jord består af, og som måske blev dannet meget tidligt i universet. Han vil også skabe mere viden om, hvordan de tungeste grundstoffer bliver dannet, fx guld.

- ”En hypotese, jeg vil arbejde videre med, er, at guld bliver dannet af to kompakte neutronstjerner som vejer det samme som solen. De udsender kortvarige gammaglimt og muligvis også neutronrigt materiale som guld, siger Jens Hjorth og fortsætter:

"Forhåbentligt vil vi samtidig kunne lave en præcis lokalisering af, hvor tyngdebølger kommer fra. Når to neutronstjerner roterer om hinanden udsender de nemlig tyngdebølger inden de smelter sammen.”

Jens Hjorth og hans forskerhold vil også fremover arbejde for at kortlægge det dynamiske univers.

- ”Billeder er kun statiske. Men når vi kigger på himmelen med den teknologi, vi har fået til rådighed inden for de seneste år, får vi det dynamiske og variable med- alt det der pludselig opstår og derefter er væk. Fx en stjerne der sprænger i luften. ”

Han tilføjer:

- ”Vi beskriver jo skabelsen. Jeg føler faktisk, at jeg som naturvidenskabsmand har bevæget mig ind på andres domæner fx teologien. Det er jo de samme spørgsmål vi stiller.”

Ud over forskningen og ledelsen af DARK vil Jens Hjorth fortsætte med at bruge tid på at uddanne astronomer og fysikere, som der er rift om på arbejdsmarkedet, bl.a. i banker og i IT-industrien.

”Jeg er astronom for at udvide vores erkendelse og bryde nye grænser. Og vi kan ikke på forhånd vide, hvad der ligger på den anden side. Måske et nyt verdensbillede.”