Galaxier i vores univers ser ud til at opnå en umulig bedrift. De roterer med en sådan hastighed, at den tyngdekraft, der genereres af deres observerbare stof, umuligt kan holde dem sammen; de burde have revet sig selv fra hinanden for længe siden. Det samme gælder for galakser i galaksehobe, hvilket får forskerne til at tro, at der er noget, vi ikke kan se, der er på spil. De mener, at noget, som vi endnu ikke har opdaget direkte, giver disse galakser ekstra masse og skaber den ekstra tyngdekraft, som de har brug for for at holde sig intakte. Dette mærkelige og ukendte stof blev kaldt “mørkt stof”, da det ikke er synligt.
Dunkelt stof
I modsætning til normalt stof interagerer mørkt stof ikke med den elektromagnetiske kraft. Det betyder, at det ikke absorberer, reflekterer eller udsender lys, hvilket gør det ekstremt svært at få øje på. Faktisk har forskere kun været i stand til at udlede eksistensen af mørkt stof ud fra den gravitationseffekt, som det ser ud til at have på synligt stof. Mørkt stof synes at opveje synligt stof omtrent seks til en og udgør ca. 27 % af universet. Her er en alvorlig kendsgerning: Det stof, som vi kender, og som alle stjerner og galakser består af, udgør kun 5 % af universets indhold! Men hvad er mørkt stof? En idé er, at den kunne indeholde “supersymmetriske partikler” – hypoteser om partikler, der er partnere til dem, der allerede er kendt i standardmodellen. Eksperimenter ved Large Hadron Collider (LHC) kan måske give mere direkte ledetråde om mørkt stof.
Mange teorier siger, at partiklerne i mørkt stof ville være lette nok til at blive produceret ved LHC. Hvis de blev skabt ved LHC, ville de slippe ubemærket gennem detektorerne. De ville dog føre energi og impuls med sig, så fysikere kunne udlede deres eksistens af den mængde energi og impuls, der “mangler” efter en kollision. Kandidater for mørkt stof optræder ofte i teorier, der foreslår fysik ud over standardmodellen, f.eks. supersymmetri og ekstra dimensioner. En teori foreslår, at der findes en “skjult dal”, en parallel verden af mørkt stof, der har meget lidt til fælles med det stof, vi kender. Hvis en af disse teorier viste sig at være sand, kunne den hjælpe forskerne til at få en bedre forståelse af sammensætningen af vores univers og især af, hvordan galakserne holder sammen.
Mørk energi
Mørk energi udgør ca. 68 % af universet og synes at være forbundet med vakuummet i rummet. Den er jævnt fordelt i hele universet, ikke kun i rummet, men også i tiden – med andre ord bliver dens virkning ikke udvandet, efterhånden som universet udvider sig. Den jævne fordeling betyder, at mørk energi ikke har nogen lokale gravitationseffekter, men snarere en global virkning på universet som helhed. Dette fører til en frastødende kraft, som har en tendens til at fremskynde universets udvidelse. Ekspansionshastigheden og dens acceleration kan måles ved hjælp af observationer baseret på Hubble-loven. Disse målinger har sammen med andre videnskabelige data bekræftet eksistensen af mørk energi og giver et skøn over, hvor meget af dette mystiske stof der findes.