Universet utvider seg saktere, er eldre og har mer mørk materie enn tidligere antatt. Det viser de første forskningsresultatene fra ESAs romteleskop Planck.

Det europeiske romteleskopet Planck har undersøkt den kosmiske mikrobølgestrålingen (cosmic microwave background, CMB) som finnes som en bakgrunn over hele himmelen.

Denne strålingen er restene etter det aller første lyset som oppstod i universet, da det bare var 380 000 år gammelt. På den tiden var universet en tett, het suppe av protoner, elektroner og fotoner, med en temperatur på rundt 2700 grader Celsius.

Da protonene og elektronene gikk sammen og dannet hydrogenatomer, oppstod det aller første lyset. I dag har dette lyset blitt strukket til mikrobølgedelen av spekteret, og ligger på kun 2,7 grader over det absolutte nullpunkt.

Spirer til universets strukturer

ESA publiserte det første kartet fra Planck i 2010. Siden den gang har forskere over hele Europa og resten av verden, inkludert Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo, jobbet med å analysere dataene fra romteleskopet.

De viser nå at den kosmiske mikrobølgebakgrunnen likevel har områder som varierer i temperatur.

Disse tilsvarer regioner med ulike tetthet i det tidlige universet, og er spirene til strukturene i dagens univers, det vil si stjernene, galaksene og galaksehopene.

Ved å analysere typen og fordelingen av disse “frøene”, har forskerne fått ny kunnskap om sammensetningen og utviklingen av universets fra dets fødsel til i dag.

En ny sammensetning av kosmos

Resultatene fra Planck stemmer overens med en relativt enkel modell av universet. 

Ifølge denne utgjør vanlig materie, det vil si galakser, stjerner og planeter bare 4,9 prosent av massen og energitettheten i universet.

Mørk materie, som forskerne til nå kun har blitt detektert indirekte ved hjelp av dens tyngdefelt, utgjør omlag 26,8 prosent av universet. Det er en femtedel mer enn tidligere antatt.

På den andre siden er det mindre av den mørke energien, en ukjent kraft som forskerne øker farten på universets utvidelse.

De nye resultatene gir også et nytt tall på hvor raskt universet utvider seg, kjent som Hubbles konstant.

Ifølge romteleskopet Planck er den på 67,15 kilometer per sekund per megaparsec. Det er betydelig mindre enn hastigheten som har vært antatt til nå. 

Det betyr også at universet er 13,82 milliarder år gammelt og ikke 13,77 milliarder år som tidligere beregnet.

Overraskende funn

Men siden oppløsningen i kartet fra Planck er så høy, har det også avslørt ting som forskerne ikke kan forklare og som kan kreve helt nye fysikkmodeller enn dem vi har i dag.

Et av de mest overraskende funnene er at temperaturvariasjonene i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen i stor skala ikke stemmer overens med den kosmologiske standardmodellen.

En annen slik anomali er at de to halvdelene av himmelen ikke har lik gjennomsnittstemperatur. Dette er helt motsatt av standardmodellen, som sier at universet er likt i alle retninger.

I tillegg har et bestent område av mikrobølgehimmelen lavere temperatur enn resten. Denne såkalte kalde flekken er mye større enn forventet.

Kan kreve nye kunnskaper innen fysikk

En forklaring på disse anomaliene kan ganske enkelt være at universet ikke er likt i alle retninger på en større skala enn det vi kan observere.

Stemmer det kan de eldgamle lysstrålene fra den kosmiske mikrobølgebakgrunnen ha tatt en mer komplisert rute gjennom universet enn det forskerne til nå har antatt, og er opphav til noen av de uventete mønstrene som Planck har sett.

-Målet er å konstruere en modell som kan forklare anomaliene og sette dem i sammenheng, men vi er ennå tidlig i denne prosessen og vet ikke om det er mulig og hvilken ny type fysikkunnskaper vi kommer til å trenge for å gjør dette, og nettopp derfor er det så spennende, sier George Efstathiou, professor ved University of Cambridge og en av forskerne som leder arbeidet med Planck, i en pressemelding fra ESA.

Forskerne forventer at den videre analysen av dataene fra Planck vil kaste mer lys over de nye mysteriene.

For mer informasjon, se ESAs nettsider om Planck.