Kosmologi

Hvad er kosmologi?

Kosmologi er den gren af astrofysikken, der studerer universet som én helhed. Hvor astronomer ofte undersøger enkelte stjerner eller galakser, spørger kosmologer: Hvor gammelt er universet? Hvad består det af? Hvordan har det udviklet sig – og hvordan ender det?

Moderne kosmologi bygger på Einsteins generelle relativitetsteori fra 1915, som beskriver tyngdekraft som krumning af rum og tid. Kombineret med præcise observationer har den givet os en model, der kan beskrive universets udvikling over 13,8 milliarder år.

Standardmodellen: ΛCDM

Den gængse kosmologiske model kaldes ΛCDM (udtales "lambda-CDM"). Navnet fortæller, hvad den indeholder:

• Λ (lambda): den kosmologiske konstant – den enkleste form for mørk energi, der får udvidelsen til at accelerere.
• CDM (Cold Dark Matter): koldt mørkt stof – usynligt stof, der bevæger sig langsomt i forhold til lyset og klumper sig sammen under tyngdekraften.
• Plus almindeligt stof og stråling.

Med kun seks grundlæggende parametre kan modellen forklare en imponerende mængde observationer – fra mønstrene i baggrundsstrålingen til fordelingen af galakser på himlen.

Fire grundpiller

1. Universet udvider sig. Fjerne galakser bevæger sig væk fra os, og jo længere væk, jo hurtigere. Det er rummet selv, der strækkes.
2. Universet var engang varmt og tæt. Det viser den kosmiske baggrundsstråling og mængden af lette grundstoffer. Se Big Bang forklaret.
3. Det meste er mørkt. Kun ca. 5 % af universets energiindhold er almindeligt stof. Resten er mørkt stof og mørk energi.
4. Strukturen er vokset fra små frø. Galakser og galaksehobe er dannet ud fra små tæthedsforskelle i det tidlige univers – muligvis skabt under inflation.

Hvordan måler man universet?

Kosmologer bruger en række værktøjer, der supplerer hinanden:

Metode	Hvad den måler
Baggrundsstrålingen	Universets indhold, geometri og alder
Supernovaer (type Ia)	Afstande og udvidelseshistorie – førte til opdagelsen af mørk energi
Galaksekort	Hvordan stof klumper sig over tid
Gravitationslinser	Fordelingen af mørkt stof
Gravitationsbølger	Afstande uafhængigt af lys ("standardsirener")
Rumteleskoper som James Webb	De første galakser og stjerner

Åbne spørgsmål

Selv om modellen er succesfuld, er der store ubesvarede spørgsmål:

• Hvad er mørkt stof? Ingen partikel er fundet endnu.
• Hvad er mørk energi – og er den konstant, eller ændrer den sig med tiden?
• Hubble-spændingen: Målinger af universets udvidelseshastighed i dag giver forskellige resultater afhængigt af metoden.
• Hvad skete der i begyndelsen? For at beskrive de allerførste øjeblikke kræves en teori, der forener tyngdekraft og kvantefysik.
• Er vores univers det eneste? Se multivers-idéen.

Artikler om kosmologi

• Big Bang forklaret
• Den kosmiske baggrundsstråling
• Mørkt stof og mørk energi
• Inflationsteorien
• Universets fremtid

Se også alle artikler i kategorien Kosmologi.