En höjdpunkt kom i februari 2003, när den sofistikerade rymdsonden WMAP levererade sin första omgång mätdata. Ur dem kunde astronomerna räkna fram följande innehållsdeklaration för världsalltet:

• 4 procent består av vanliga atomer, av den sort vi själva är gjorda av

• 23 procent består av en osynlig, svart materia av ett främmande och helt okänt slag

• 73 procent består av en allestädes närvarande mörk energi, om vilken man inte vet annat än att den får universums expansion att accelerera.

Den mörka materien har förebådats länge. Astronomerna upptäckte redan för flera decennier sen att de stora galaxerna roterar på ett sätt som inte verkar stämma med fysikens lagar. En möjlig förklaring var att galaxerna innehöll en mängd materia som inte gick att se i teleskopen, kanske stora gasmoln eller slocknade stjärnor.

Nu vet vi nästan säkert att den osynliga materien verkligen finns där, men att den består av partiklar som inte är släkt med de elektroner, protoner och neutroner som bygger upp våra vanliga atomer. Ingen vet vad det är för något, bara att den mörka materien ger ett klart och entydigt bidrag till gravitationskrafterna ute i kosmos. Men av allt att döma handlar det är inte bara om en besynnerlig substans i fjärran stjärnerymder. Troligen har vi alla lungorna fulla av mörk materia som vi inte märker, eftersom den inte påverkar atomerna i våra kroppar.

Det råder förvisso inte brist på hypoteser kring den osynliga materien, men ingen har hittills lyckats knäcka gåtan, av många betraktad som fysikens allra största just nu.

Den mörka energin har en helt annan historia.

I slutet av 1990-talet hade de hittat en metod som äntligen skulle besvara frågan. Ute i rymden skådas ibland stjärnor som exploderar med en så präktig energi att det syns flera miljarder ljusår bort. Astrofysikerna hade listat ut mekanismen bakom dessa gigantiska krevader. De visste därmed hur mycket ljus som sänds ut vid explosionerna och vilken våglängd det har. När ljuset når jorden miljarder år senare har det försvagats av det enorma avståndet. Samtidigt har det töjts ut och fått en längre våglängd, eftersom det färdats genom ett universum som ständigt expanderar. Ur detta kan man räkna fram hur stor inbromsningen av expansionen varit under den långa tid ljuset varit på väg.

Två forskarlag tog sig an uppgiften, men lite olika metoder och under nålvass konkurrens. De trodde inte sina ögon. De siffror de räknade fram visade att expansionen inte alls bromsas upp. Den ökar. Universum skenar. Det är som om Big Bang pågår ännu. Upptäckten kom som en komplett överraskning, men den har bekräftats från flera håll sen dess. Någonting får galaxerna att rusa ifrån varandra med ständigt växande fart. Vad kan det vara?

Frågan har inget svar, men en del av upptäcktens fascination kommer sig av att det finns ett handtag gripa tag i. Dess upphovsman är Albert Einstein.

För Newton var tyngdkraften något som förmedlades med ögonblicklig och omedelbar verkan. När jorden rör sig känner månen samtidigt av förändringen i tyngdkraften. Gravitationens hastighet var för Newton oändligt stor. Men Einstein visste att ingenting kan röra sig fortare än ljuset. Alltså formulerade han en teori där också gravitationen sprids med ljusets hastighet.

Men Einstein förfogade också över sin glamorösa formel E=mc2, den som säger att massa och energi i viss mening är samma sak. Det borde betyda att tyngdkraften inte bara härrör från materia, utan också från andra former av energi, tänkte Einstein.

Med förutsättningar som dessa kunde Einstein skriva ned en ny och revolutionerande ekvation för tyngdkraften. Den var nästan helt bestämd av villkoren, men bara nästan. Det gick fortfarande att stoppa in en extra konstant i ekvationen utan att bryta mot förutsättningarna. Det är den konstanten som i dag utgör handtaget för astronomerna som grubblar över hur i all världen universum kan accelerera.

Fysikaliskt sett kan den extra konstanten i Einsteins ekvation tolkas som att rymden är fylld med någon form av energi, som är lika stor överallt och som inte ändrar sig med tiden. En sådan energi borde egentligen inte ha någon betydelse, just därför att den är konstant. Det går inte mäta den, eftersom det bara är energiskillnader som kan mätas, och den kan inte användas till något. Men den får, visar det sig, en högst väsentlig roll om man använder Einsteins ekvation till att studera universum i dess helhet. Den extra energikonstanten i ekvationen fungerar som ett slags antigravition, en tryckkraft som får hela universum att expandera med växande fart...

På den tiden, under första världskriget, var mänskligheten fortfarande övertygad om att den levde i ett statiskt, oföränderligt kosmos. Einstein trodde likadant. Men hans ekvation tycktes visa att universum skulle kollapsa när materien drogs samman av gravitationen. Han kunde då använda antigravitationen till att motverka kollapsen. Han tänkte sig att den extra konstanten var precis så stor att universum kunde balansera i ett statiskt tillstånd. Därför kom den att kallas den kosmologiska konstanten.

När astronomen Edwin Hubbel 1929 avslöjade att universum expanderar bet sig Einstein i tummen och strök förläget sin kosmologiska konstant igen. Universum är inte statiskt, och den besynnerliga antigravitationen tycktes inte behövas. Den har sen dess levt kvar i astronomernas medvetande mest som en kuriositet - fram till 1998, då Einsteins gamla konstant plötsligt fick plockas fram och putsas upp igen (till irritation för de många astronomer som tycker att relativitetsteorin är mardrömsaktigt svårbegriplig).

Universums acceleration finns alltså med som en möjlighet i Einsteins ärevördiga teori, om än bara som en term i en ekvation. Men vad är det för mystisk energi som den kosmologiska konstanten står för? Ingen vet svaret. Som en analogi kan man minnas att elektromagnetiska fält innehåller elektromagnetisk energi, som på något vis är utspridd i tomma rymden, men det är bara en analogi. De flesta fysiker misstänker att den mörka energin har något med kvantmekaniken att göra, men ingen har hittat någon framkomlig förbindelseväg.

Finns det kanske en koppling mellan den mörka materien och den mörka energin? Ingen har svaret på den frågan heller.

Så står det till med världen julen 2003. Ingen vet längre vad den är gjord av. Vår egen invanda materia är bara ett marginellt fenomen - fyra procent! Resten är gåtor. Och någonstans i teoretikernas hederliga himmel sitter Einstein och rullar belåtet tummarna.

ŠLars Rosenberg

Foto: HUBBLE-TELESKOPET

(Ur Hallands Nyheter den 4 december 2003)

- - Kosmoskaos - - Väderkaos - - Kvantkaos - - Havskaos - - Multikaos - - Sandkaos - - Gödelkaos - - Livskaos - - Mandelkaos - - Bildkaos - -

- - Beslutskaos - - Kaoskaos - - Kapitalkaos - - Kaosplock - -

START