Sorte hull -
Mørk materie og mørk energi

Kort om Mørke ting

Denne artikkelen har vi valgt å kalle sorte hull. Men vil også omfatte flere tema. De 3 temaene som vil bli tatt opp er: sorte hull,mørk materie og mørk energi. Dette er temaer vi har flere teorier om, enn vi har fakta. Vitenskapen forsker en hel del på disse ukjente tingene, og vi finner til stadighet ut mer og mer om dem og universet, og ikke minst sammenhengen mellom dem og resten av universet. Når det kommer til disse mørke tingene går vi rett og slett ut fra at dem er der, for at universet skal fungere slik det fungerer må disse tingene finnes. Disse er blant de kraftigste fenomenene vi kjenner til, og av universets totale masse utgjør disse elementene 95 - 96%. Det vil si at alle planetene, stjernene, asteroidene og andre ting bare innehar 4 - 5% av universets totale masse. Som ved historiens store vitenskapspersoner var ofte teknologiens utvikling kommet for kort til at deres teorier kunne bevises, er nok dette også en utfordring i dagens høyteknologiske samfunn. Selv om teknologien har hatt en enorm utvikling og vi nå er på toppen av denne utviklingen, har vi dessverre ikke kommet langt nok til å kunne finne alle svarene der ute. Men teknologien utvikler seg, raskere enn noen gang, så man kan være optimistisk med tanke på at man kommer nærmere med å finner svar på spørsmålene om disse mørke tingene i fremtiden.

Sorte hull

Sorte hull, ofte kalt svarte hull, er det kraftigste fenomenet vi kjenner til! I flere 100 år har man lurt på hva hvilke enorme krefter som kunne klare å holde en hel galakse bestående av flere 100 milliarder stjerner samlet. Jorden og andre planeter i vårt solsystem kretser rundt solen, og kanskje det kunne være nettopp en slik kjempe av en stjerne som bandt sammen vår galakse Melkeveien. Men vitenskapspersoner fant ikke en slik superstjerne, de fant ingenting. Kunne det være at alle planetene og solsystemene bare tilfeldigvis var samlet, men dette virket for tilfeldig. Uansett ville ikke en slik koloss av en stjerne være kraftig nok til å kunne gjøre dette. Det var her teorien om et ukjent fenomen som ikke kunne sees dukket opp, og fikk navnet et sort hull. Og i 1972 ble et sort hull oppdaget og et samlet vitenskapsmiljø kunne stille seg bak denne oppdagelsen. Den fikk navnet Cygnus X-1, og ble oppdaget fordi noe så ut til å spise opp en stjerne. Fra stjernen strømmer det gasser og partikler som forsvinner i et mørkt hull, slik som forsidebilde øverst illustrerer. Svarte hull er så kraftige at selv sollys ikke slipper ut, hva som skjer inne i et svart hull er det ingen som vet. Det finnes mange sorte hull i vår galakse. Stephen Hawking, som gikk bort i 2018, kalles ofte for "de sorte hulls far", dedikerte store deler av sitt liv til forskningen av svarte hull. Han fant ut at svarte hull gir fra seg en spesiell type stråling, denne har fått navnet Hawking stråling. Sammen med Roger Penrose laget dem et matematisk teorem gjennom den generelle relativitetsteorien som "beviser" at når svært massive stjerner kollapser så oppstår det en singularitet, altså at massen blir presset til uendelig lite og derav tyngdekraften uendelig stor, altså et svart hull.

Selv om tyngdekraften er størst i dette lille punktet (så lite at man ikke kan se det med det blotte øye) så regner man det sorte hull for å være fra hendelseshorisonten, en ring rundt det sorte hullet. Svarte hull er et satsningsområde i astronomien og det brukes mange ressurser og metoder for å finne ut mer om dette fenomenet. I de senere år har det blitt akseptert at vår galakse Melkeveien har et massivt sort hull i sentrum, kalt Sagittarius A. Faktisk regner man med at i sentrum av alle galakser er det et sort hull som holder galaksen samlet. Det massive svarte hullet som befinner seg i sentrum av vår galakse er estimert å ha en masse tilsvarende 4 millioner av vår egen sol. Men det finnes svarte hull som har en masse tilsvarende flere milliarder soler. Sorte hull kan oppstå ved at en stjerne kollapser, men det er gjerne mindre sorte hull. Det er usikkert hvordan de store svarte hullene har oppstått, men en teori er at de oppsto rett etter "the big bang", og dermed har eksister i all tid. Sorte hull kan, hvis Hawking-strålingen, eksisterer bli mindre, det vil si at den avgir stråling og dermed er avhengig av å "spise" masser for å ikke krympe.

Mørk materie

Mørk materie er et stort mysterium i universet. Dette er en masse som ikke gir fra seg noen stråling eller andre tegn på at det finnes, men studier viser at det må være der. Det har man funnet ut ved å studere dette indirekte, altså hvilken innvirkning dette har på andre stoffer og atomer i universet. De første "oppdagelsene" av mørk materie ble gjort i 1932, og senere blitt forsterket, men ikke bekreftet. Mørk materie er et av de største mysterien i universet, men det vi vet er at det spiller en stor rolle i det å holde galaksene samlet og i balanse. Dette materiet er overalt, fra mellom planeter til mellom solsystemer til mellom galakser. Mørk materie er som tidligere nevnt ikke mulig å observer direkte, men det har en enorm tyngdekraft som hjelper både planeter og galakser å gå i bane rundt stjerner og sorte hull. Den hjelper med å regulere hastigheter i perfekt symfoni med gravitasjonskrefter og sentrifugalkrefter. Det vil si at objekter som går i en en indre bane ikke behøver å ha like høy hastighet som objekter som går i de ytre banene. Går disse objektene for sakte vil de bli dratt inn mot sentrum, og går dem for fort vil dem bli slynget ut. Dette er noe av det man mener mørk materie hjelper til med å balansere.

I en kollisjon mellom 2 galakser (noe som har skjedd flere ganger) mener man at mørk materie spiller en stor rolle for hvordan denne nye galaksen blir seende ut, den fungerer som et slags lim som holder planeter, stjerner og annet på plass rundt sorte hull. Som nevnt over består bare 4 - 5% av universets masse av atomer, mens mørk materie består av ca 5 ganger mer, 22% av universet sin masse. Mørk materie har så stor masse at den bøyer både lys, røntgenstråler og gammastråler. Men vi vet ikke hva mørk masse er fordi vi har aldri observert den direkte, men vi vet den er der, så dette er noe astronomer jobber hardt med for å finne svaret på.

Mørk energi

Om vi vet lite om mørk materie, så vet vi ingenting om mørk energi. Bortsett fra at den må finnes, og at den er enorm. Faktisk mener astronomer at universet består av 74% mørk energi, altså er nesten 3/4 av universet mørk energi. Og slå vi dette sammen med mørk materie, som også er ganske ukjent, så kan vi si at vi ikke vet hva 96% av universet består av. Og når vi tenker på de 4% som utgjør, planeter, stjerner, galakser, gasser, asteroider og så videre, også er ukjent så vet vi totalt sett veldig lite om universet og hva som er der ute.

Vi vet mørk energi finnes og vi vet den er enormt kraftig. Hvis det ikke hadde vært mørk energi ville all masse i universet samlet seg igjen, fordi gravitasjonen hadde gjort dette uunngåelig. Dermed kunne vi se for oss at alt materie i universet hadde samlet seg til et punkt, og dermed kanskje startet et nytt big bang. Og slikt hadde det fortsatt i all evighet. Men forskningen viser at universet bare utvider seg, og ikke nok med det, hastighet universet utvider seg med bare øker. Det er her teorien om mørk energi passer inn. Noe dytter galaksene fra hverandre, og bort fra sentrum av universet. Men hva som "satte i gang" denne mørke energien, hvor den oppsto og hvor den kommer fra er helt ukjent. Selv teoriene rundt dette er svake. Man mener at denne mørke energien kom for ca 10 milliarder år siden, da var universet 4 milliarder år gammelt. Man har også prøvd å trekke inn Einstein sin generelle relativitetsteori uten at det ga klare svar. En konstant ble lagt til ligningen kalt Lambda (den kosmologiske konstanten), problemet med dette er at konstanten Lambda er nettopp det: konstant, og det har ikke den mørke energien vært i følge de fleste astronomer. Andre astronomer mener konstanten Lambda og teorien holder vann, og at universet utviklet seg i et høyere tempo nettopp på grunn av relativitetsteorien, da galaksene begynte å få litt avstand fra sentrum av universet og hverandre. Det er knyttet stor usikkerhet til forskningen av mørk energi, og det finnes mange teorier, uten at flertallet av astronomer har samlet seg rundt en sikker teori, men det vi vet er at mørk energi må finnes.

Menneskeheten vil nok på et tidspunkt klare å bevise både mørk materie og mørk energi, slik dem har gjort med sorte hull.