Hvordan ender universet?

Ligesom spørgsmålet om universets skabelse har dets endeligt optaget mennesket så langt tilbage, vi kan se. For nylig kom de første resultater fra en international forskergruppe, Dark Energy Survey, som prøver på at skabe et mere solidt grundlag for besvarelsen af spørgsmålet

At universet blev skabt ved en eksplosiv udvidelse kaldet big bang, er der generel enighed om i videnskabens verden. Nu forsøger forskere at give et bud på, hvordan det hele ender. Foto: The Granger Collection/ritzau

Spørgsmålet om universets begyndelse og endeligt har optaget mennesket sikkert lige så længe, som der har været mennesker som os – bevidste om vores egen fødsel og død.

Forestillingerne om tidens begyndelse og afslutning er gamle. Bibelens skabelsesberetning kender de fleste: ”I begyndelsen skabte Gud himlen og jorden”. I Johannes’ Åbenbaring hører vi: ”Jeg er Alfa og Omega, den første og den sidste, begyndelsen og enden.” Apokalyptiske forestillinger præger os, og fra min egen opvækst husker jeg mange perioder med frygt for Jordens snarlige undergang på grund af atomkrig, kommende istider, dødelige epidemier, global opvarmning, meteornedfald, faldende sædkvalitet og så videre.

Videnskabens nuværende bedste bud på, hvad der sker med hele universet i tidens fylde, er baseret på big bang-teorien. Jeg har tidligere skrevet om, hvordan den moderne fysiks teori om verdens begyndelse tager afsæt i Einsteins almene relativitetsteori, publiceret i 1916.

I 1920’erne og 1930’erne udviklede folk som George Lemaître, Alexander Friedmann, Arthur Eddington og Albert Einstein selv den teori, vi i dag kalder big bang-teorien. I denne teori udvider universet sig, hvilket vil sige, at alle galakser fjerner sig fra hinanden.

Spørgsmålet om, hvad der sker i fremtiden, reduceres i denne teori til spørgsmålet om, hvorvidt udvidelsen vil fortsætte altid – eller om den engang vil gå i stå, og universet vil begynde at trække sig sammen igen?

Her kan man tænke på følgende analoge situation: Hvis vi kaster en sten op i luften fra jordoverfladen, så falder den ned igen. Selv hvis vi tager verdens hurtigste riffel, som sender projektilet af sted med en fart på godt en kilometer i sekundet og skyder lige op i luften, så falder det ned igen. Hvis vi derimod kunne skyde med mere end 11-12 kilometer i sekundet, så ville projektilet forlade Jorden, fordi projektilets bevægelsesenergi er større end den gravitationelle bindingsenergi i Jordens tyngdefelt.

På samme måde troede vi, det var med universet, da jeg læste kosmologi ved Aarhus Universitet i første halvdel af 1990’erne. Spørgsmålet om universets fremtid handlede om at afgøre, hvorvidt bevægelsesenergien var større eller mindre end bindingsenergien. Dette spørgsmål kunne reduceres til spørgsmålet om, hvor stor massetætheden var: Jo større massetæthed, desto mere tyngdekraft, som bremser udvidelsen.

Besynderligt nok syntes universets tæthed dengang at være lige omkring den kritiske værdi inden for 20-30 procent. Langt det meste af denne massetæthed kommer fra det mystiske mørke stof. Hvis tætheden var mindre end den kritiske værdi, ville universet udvide sig for evigt, og universet ville eksistere altid, men med en fremtid, der var kold og gold.

Hvis tætheden var større end den kritiske tæthed, så ville udvidelsen stoppe, og universet ville kollapse på sig selv, således at vi ville bevæge os mod et big crunch – et stort sammenfald.

I 1998 blev billedet grundlæggende rystet, da det kom frem, at der er overbevisende evidens for eksistensen af såkaldt mørk energi. Hvordan skal dette forstås? Det ved vi, for at være helt ærlige, ikke – men det, vi kan se, er, at universets udvidelse går hurtigere og hurtigere.

I analogien med stenen svarer det til, at stenen ikke bremses af Jordens tyngdefelt, men også påvirkes af noget andet, der øger farten væk fra Jorden. I tilfældet med universet kaldes dette andet mørk energi.

Grundlæggende blev dette fænomen allerede foreslået af Albert Einstein i 1916, da han ikke kunne finde en statisk løsning for universet i sin nye teori. Det var inden opdagelsen af universets udvidelse, som først kom sidst i 1920’erne. Einstein mente selv, at det var en af hans største fejltagelser, men nu er idéen altså kommet tilbage, fordi evidensen peger på, at mørk energi findes.

I 2005 var vi en gruppe forskere, der dannede Dark kosmologicenteret ved Niels Bohr Institutet i København med finansiering fra Danmarks Grundforskningsfond.

Her ønskede vi netop at kaste nyt lys på naturen af det mørke stof og den mørke energi ved at studere universets udvidelse, og særligt ved bedre at forstå de lyskilder, som vi bruger til at måle universets udvidelse med.

Dark udløb som grundforskningscenter i 2015, men vi findes stadig, og vi må tilstå, at vi ikke fandt frem til det endelige svar på, hvad mørkt stof og mørk energi er. Men vi bidrog til, at vi blev klogere, og sådan er det med forskning.

En af vores første ansatte var den australske forsker Tamara Davis, som siden er blevet professor i sit hjemland. Hun er nu en af de bærende kræfter i det såkaldte Dark Energy Survey (DES). DES er et meget stort projekt, der ved hjælp af et opgraderet teleskop i Chile forsøger at samle nye observationer, der igen skal forsøge at aftvinge Moder Jord svar på, hvad det mørke stof og den mørke energi er for noget.

De første resultater fra DES blev frigivet for få uger siden og er baseret på observationer af omkring 26 millioner galakser – cirka 10 procent af det planlagte studie.

Indtil videre ser alting ud til at passe med forventningerne. I løbet af 2020’erne kommer der ikke kun flere data fra DES, men fra flere store nye eksperimenter, for eksempel den såkaldte Euclid-satellit, så forhåbentlig kommer der gennembrud i forståelsen inden for en overskuelig fremtid.

Jeg blev tidligere tung om hjertet ved at tænke over videnskabens bud på universets fremtidsudsigter, men det gør jeg ikke længere. Først og fremmest må man sige, at de tidsskalaer, vi her taler om – mange, mange milliarder år – er så enorme, at det ingen som helst relevans har for vores liv som mennesker, endsige som art på Jorden.

Endvidere skal vi ikke forveksle vores modeller med virkeligheden. Der er al mulig grund til at forvente, at vi ikke har fundet den endelige model for, hvordan universet opstår og udvikler sig.

Snarere har vi nok kun fået studeret et kvistværelse i universets eventyrslot, og det interessante er at gå på opdagelse og afdække nye forunderlige egenskaber ved universet.