Galakserne "vejes"

Af lektor Jes Madsen, Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet

Grundstofdannelsen efter Big Bang bruges også til at udlede information om universets samlede massefylde på atomar form, altså massefylden af alt, der – ligesom Jorden, stjernerne og læseren selv – i sidste ende er opbygget af kvarker (i atomkernernes neutroner og protoner) samt elektronerne omkring atomkernerne.

Når man regner på grundstoffernes dannelse, viser det sig nemlig, at de kun produceres i de rigtige relative mængder, såfremt det atomare stof udgør nogle få procent – hverken mere eller mindre – af den kritiske massefylde, der adskiller et evigt ekspanderende fra et sammenfaldende univers. Hvis dette atomare stof er ene om at bidrage til universets massefylde, vil universet være uendeligt og vedblive med at udvide sig til evig tid.

Indtil for 15-20 år siden var de fleste astronomer overbevist om, at universet faktisk havde disse egenskaber, da det også nogenlunde passede med den massefylde, man fandt, hvis man „talte galakser" og brugte typiske værdier for masserne af de stjerner, man kunne tælle i galakserne. I de seneste år er der imidlertid opstået tvivl om disse konklusioner. Det skyldes udviklingen af nye metoder til at „veje" galakserne og de hobe af galakser, som mange galakser findes i.

Metoderne bygger på, at man (ved hjælp af Doppler-effekten) kan måle, hvor hurtigt galakserne roterer om deres centrale akser, eller hvor hurtigt galakserne i en galaksehob bevæger sig mellem hinanden. Disse bevægelser er styret af gravitationskraften, og hastighederne hænger derfor direkte sammen med systemernes masse, der således kan bestemmes.

Det overraskende resultat af denne type studier har været, at den herved fundne masse langt overgår, hvad der kan forklares ud fra de observerede stjerner og gassen mellem stjernerne. Mange galaksers masse er op mod 10 gange så stor som summen af massen af stjernerne og gassen i dem. Og galaksehobene „vejer" op mod 10 gange mere end summen af de enkelte galakser. Den „usynlige masse", der altså påvises ud fra dynamikken, men som ikke udsender observabelt lys, radiostråling eller andet, går under betegnelsen mørkt stof.