Universum som vi ser det
idag:
• Vanlig materia (atomer, molekyler etc.) c:a 4%
• ”Mörk”
”Mö k” materia
t i ((exotiska
ti k partiklar,
tikl WIMP
WIMPs??)
??) c:a 23%
• ”Mörk energi” (kosmologisk konstant??)
c:a 73%
c:a 13,7 miljarder
j
år
• Ålder
• Geometri Ingen eller mycket liten krökning
Universums utmaningar
g
Det finns en rad olösta problem med vår nuvarande bild av
universum:
• Vad är den mörka materien?
• Vad är den mörka energin?
• Hur förena gravitation och kvantfysik?
• Vad var
ar egentligen Big Bang?
Dessutom finns en rad detaljer i universums utveckling
som är dåligt kända, t.ex. hur och när de första
stjärnorna bildades m.m.
Mörk materia
Observationer av halterna av
deuterium, helium och litium
tillsammans med beräkningar
visar att den mörka materien
inte kan bestå av vanliga
atomer och molekyler.
Tänkbara möjligheter:
• neutriner (för lätta!)
• “ursprungliga” svarta hål (observationella belägg saknas)
• “exotiska” partiklar, s.k. WIMPs (Weakly Interacting
Massive Particles) (ej påvisade)
Mörk energi
Teoretiska överväganden (dock ingen strikt teori) ger
problem med att tolka den mörka energin som ett slags
vakuumenergi. Den senare anses vara enormt mycket
större (c:a 10100 ggr!!).
Man har föreslagit att den mörka energin inte
nödvändigtvis är konstant över tiden. Tidsberoende
former av mörk energi kallas ”kvintessens”.
Principiellt borde det gå att avgöra vilka egenskaper (i
form av s.k. tillståndsekvation) den mörka energin har
ur observationer av mycket avlägsna supernovor! Detta
skulle kunna göras med det planerade rymdteleskopet
SNAP (SuperNova Acceleration Probe).
Tester av mörk energi
De fyra krafterna
krafterna...
Vi känner till fyra typer av växelverkan (i dagligt tal krafter):
• Gravitation (oändlig utbredning, attraherande)
• Elektromagnetism (oändlig utbredning, attraherande och
repellerande)
• Svag kärnkraft (inom atomkärnor, styr radioaktivt sönderfall)
• Stark kärnkraft (inom atomkärnor, håller samman kärnorna)
Teoretiskt och experimentellt har man visat att elektromagnetism
och svag kärnkraft egentligen hör samman och vid höga
energitätheter (som rådde i universum c:a 10-12 s efter Big Bang)
är dessa förenade till ss.k.
k elektro
elektro-svag
svag växelverkan
växelverkan.
... är kanske bara två
Teoretiskt har man försökt att formulera en teori som också
inkluderar den starka kärnkraften. Detta kallas
”storföreningsteorin” (GUT = Grand Unified Theory). Man
anser att den starka kärnkraften inte är möjlig att skilja från
den elektrosvaga kraften vid energitätheter som rådde i
universum c:a 10-35 s efter Big Bang. Sådana energitätheter
k iinte
kan
t skapas
k
i jjordiska
di k llaboratorier
b t i och
h man h
har dä
därför
fö
inte kunnat verifiera teorin experimentellt.
…eller bara en!
Många teoretiska fysiker tror
att man också ska kunna
inkludera gravitationen i en
“teori om allt” (TOE = Theory
Of Everything)!
E
thi )!
Men detta kräver en ny
beskrivning av gravitationen,
s.k. kvantgravitation!
Och Big
g Bang?
g
Den mest lovande teorin för en teori om allt tycks f.n. vara
den s.k. strängteorin. Enligt denna finns det förutom det tre
vanliga rumsdimensionerna och tidsdimensionen ytterligare
sex “osynliga” dimensioner.
Man har dock funnit att det troligen behövs en utvidgning av
teorin med ytterligare en dimension för en fullständig teori.
Någon färdig sådan finns (ännu?) inte. Trots detta har den
redan fått ett namn: M-teorin (Mother of all theories!)
När uppstod de första stjärnorna?
Hur bildades galaxerna?
Långtidsexponeringar med Hubble Space Telescope (HST)
visar
i
en mängd
ä d små
å galaxer
l
((ungefär
fä lik
lika ttunga som
klotformiga stjärnhopar). Är detta de byggstenar som stora
galaxer har bildats av?
Man har också gjort stora
datorsimuleringar, t.ex.
”millennium-simuleringen”
Vi kan t.ex. se utveckling av
strukurer med tiden eller
resor genom rymden.
Datorsimuleringarna kan jämföras med observationer
Framtiden?
Om universum forsätter att accelerera kommer vi i
framtiden att kunna se allt mindre del av universum!
