Hopp ned til navigasjon Hopp ned til innhold
Romteleskopet Planck
ESA

Planck gir ny viten om universet

De første resultatene om universets historie fra romteleskopet Planck er nå klar. Resultatene utfordrer vår forståelse av kosmos.

De nye vitenskapelige resultatene er basert på dataene fra de første 15,5 månedene av Plancks undersøkelse av den kosmiske mikrobølgestrålingen.

Siden det europeiske romteleskopets første bilde av hele mikrobølgehimmelen ble publisert i 2010 har forskerne jobbet med å fjerne forgrunnsstrålingen fra dataene og analysere dem.

- Den ekstraordinære kvaliteten på Plancks portrett av universets tidlige barndom gjør at vi kan skrelle bort lagene helt tilbake til de grunnleggende strukturene, og avslører at vår kunnskap om kosmos er langt fra fullstendig, sier Jean-Jacques Dordain, generaldirektør for den europeiske romorganisasjonen ESA.

Den kosmiske mikrobølgebakgrunnen

Bakgrunnen av kosmisk mikrobølgestråling (cosmic microwave background, CMB) som Planck har undersøkt er restene etter det første lyset som oppstod i universet, da det bare var 380 000 år gammelt.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ezxhtml="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/xhtml" xmlns:ezcustom="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/custom" version="5.0-variant ezpublish-1.0"><para>Den kosmiske mikrobølgebakgrunnen sett av romteleskopet Planck. Grafikk: ESA/Planck Collaboration</para></section>

Den kosmiske mikrobølgebakgrunnen sett av romteleskopet Planck. Grafikk: ESA/Planck Collaboration

På den tiden var det unge universet fylt av en tett, het suppe av protoner, elektroner og fotoner, og var rundt 2700 grader varmt.

Da protonene og elektronene gikk sammen og dannet hydrogenatomer, oppstod det første lyset.

I dag har dette lyset blitt strukket til mikrobølgedelen av spekteret, og tilsvarer en temperatur på kun 2,7 grader over det absolutte nullpunkt.

Denne bakgrunnen av kosmisk mikrobølgestråling finnes i dag over hele himmelen, og viser ørsmå variasjoner i temperatur.

Disse tilsvarer områder med ulike tetthet i det tidlige universet. Det var frøene til strukturene i dagens univers, det vil si stjernene og galaksene.

Ifølge den kosmologiske standardmodellen oppstod disse temperaturvariasjonene like etter the Big Bang. De ble strukket til kosmologisk stor skala i løpet av en kort periode der universet utvidet seg raskt, kalt inflasjon.

Universets tidligste strukturer

Romteleskopet Planck ble laget for å kartlegge variasjonene i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen i høyere detalj enn noe annet teleskop tidligere.

Ved å analysere typen og fordelingen av frøene til universets strukturer, kan forskerne analysere sammensetningen og utviklingen av universets fra dets fødsel til i dag.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ezxhtml="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/xhtml" xmlns:ezcustom="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/custom" version="5.0-variant ezpublish-1.0"><para>Universet sett med ekstremt dybdefokus av romteleskopet Hubble. Hvert lyspunkt er en galakse. Foto: NASA/ESA</para></section>

Universet sett med ekstremt dybdefokus av romteleskopet Hubble. Hvert lyspunkt er en galakse. Foto: NASA/ESA

Informasjonen fra det første kartet fra Planck bekrefter den kosmologiske standardmodellen med stor nøyaktighet. Det representerer en milepæl i vår kunnskap om universet.

Men siden oppløsningen i Plancks kart er så høy, har det også avslørt noen fenomener som forskerne ikke kan forklare og som kan kreve helt nye fysikkmodeller enn dem vi har i dag.

Overraskende funn

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 er asymmetrien i gjennomsnittstemperatur i de to halvdelene av himmelen. Dette er helt motsatt av standardmodellen, som sier at universet er likt i alle retninger.

I tillegg er et stort område med lavere temperaturer, en kald flekk, mye større enn forventet.

Må forstå de uventete resultatene

Asymmetrien og den kalde flekken har tidligere blitt hintet til av Plancks forgjenger, NASAs romteleskop WMAP. Men på grunn av tvil om dette faktisk var en del av den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, ble de oversett.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ezxhtml="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/xhtml" xmlns:ezcustom="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/custom" version="5.0-variant ezpublish-1.0"><para>Universets utvikling og historie, basert på data fra romteleskopet Planck. Grafikk: ESA/C. Carreau</para></section>

Universets utvikling og historie, basert på data fra romteleskopet Planck. Grafikk: ESA/C. Carreau

- Siden Planck nå har gjort en signifikant deteksjon av disse anomaliene er det ikke lenger noen tvil om at de ikke er artefakter, men virkelige målinger som vi må analysere for å kunne forklare dem, sier Paolo Natoli ved Universitet i Ferrara i Italia.

Kan trenge helt ny kunnskap 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 vi til nå har antatt, og dermed gi noen av de uventede 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.

En ny oppskrift på kosmos

Foruten anomaliene, bekrefter de nye resultatene fra Planck svært godt en relativt enkel modell av universet.

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

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

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ezxhtml="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/xhtml" xmlns:ezcustom="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/custom" version="5.0-variant ezpublish-1.0"><para>Universets sammensetning, ifølge romteleskopet Planck. Grafikk ESA/Planck Collaboration</para></section>

Universets sammensetning, ifølge romteleskopet Planck. Grafikk ESA/Planck Collaboration

På den andre siden er det mindre mørk energi, en mystisk kraft som forskerne mener er ansvarlig for å øke farten på universets utvidelse, enn tidligere antatt.

Flere resultater i vente

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

Den kan være på 67,15 kilometer per sekund per megaparsec, betydelig mindre enn det som har vært antatt til nå.

Det betyr også at universet er 13,82 milliarder år gammelt.

- Det nye detaljerte kartet over mikrobølgebakgrunnen fra Planck gir oss en nesten perfekt bekreftelse av den kosmologiske standardmodellen, men med trekk som tvinger oss til å revurdere noen av våre mest grunnleggende antakelser, sier Jan Tauber, ESAs prosjektforsker for Planck.

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

Forskere ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo har vært med på å analysere og bruke dataene fra Planck i sin forskning.

For mer informasjon, se nettsiden til Institutt for teoretisk astrofysikk og ESAs nettsider om Planck.

Bildene kan brukes fritt om de blir kreditert. Klikk for større versjon.