Universum som vi ser det idag: Vanlig materia (atomer, molekyler etc.) c:a 4% Mörk materia (exotiska partiklar, WIMPs??) c:a 23% Mörk energi (kosmologisk konstant??) c:a 73% Ålder c:a 13,7 miljarder år Geometri Ingen eller mycket liten krökning
Universums utmaningar Det finns en rad olösta problem med vår nuvarande bild av universum: Vad är den mörka materien? Vad är den mörka energin? Hur förena gravitation och kvantfysik? Vad var egentligen Big Bang? Dessutom finns en rad detaljer i universums utveckling Dessutom finns en rad detaljer i universums utveckling som är dåligt kända, t.ex. hur och när de första stjärnorna bildades m.m.
Mörk materia Observationer av halterna av deuterium, helium och litium tillsammans med beräkningar visar att den mörka materien inte kan bestå av vanliga atomer och molekyler. Tänkbara möjligheter: neutriner (för lätta!) neutriner (för lätta!) ursprungliga svarta hål (observationella belägg saknas) exotiska partiklar, s.k. WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) (ej påvisade)
Mörk energi Teoretiska överväganden (dock ingen strikt teori) ger problem med att tolka den mörka energin som ett slags vakuumenergi. Den senare anses vara enormt mycket större (c:a 10 100 ggr!!). Man har föreslagit att den mörka energin inte nödvändigtvis är konstant över tiden. Tidsberoende former av mörk energi kallas kvintessens. Principiellt borde det gå att avgöra vilka egenskaper (i form av s.k. tillståndsekvation) den mörka energin har ur observationer av mycket avlägsna supernovor! Detta skulle kunna göras med det planerade rymdteleskopet SNAP (SuperNova Acceleration Probe).
Tester av mörk energi
De fyra krafterna... Vi känner till fyra typer av växelverkan (i dagligt tal krafter): Gravitation (oändlig utbredning, attraherande) Elektromagnetism (oändlig utbredning, attraherande och repellerande) Svag kärnkraft (inom atomkärnor, styr radioaktivt sönderfall) Stark kärnkraft (inom atomkärnor, håller samman kärnorna) Teoretiskt och experimentellt har man visat att elektromagnetism och svag kärnkraft egentligen hör samman och vid höga energitätheter (som rådde i universum c:a 10-12 s efter Big Bang) är dessa förenade till s.k. elektro-svag växelverkan.
... är kanske bara två Teoretiskt har man försökt att formulera en teori som också inkluderar den starka kärnkraften. Detta kallas storföreningsteorin (GUT = Grand Unified Theory). Man anser att den starka kärnkraften inte är möjlig att skilja från den elektrosvaga kraften vid energitätheter som rådde i universum c:a 10-35 s efter Big Bang. Sådana energitätheter kan inte skapas i jordiska laboratorier och man har därför inte kunnat verifiera teorin experimentellt.
eller bara en! Många teoretiska fysiker tror att man också ska kunna inkludera gravitationen i en teori om allt (TOE = Theory Of Everything)! Men detta kräver en ny beskrivning av gravitationen, s.k. kvantgravitation!
Och Big Bang? Den mest lovande teorin för en teori om allt tycks f.n. vara den s.k. strängteorin. Enligt denna finns det förutom det tre vanliga rumsdimensionerna och tidsdimensionen ytterligare sex osynliga dimensioner. Man har dock funnit att det troligen behövs en utvidgning av teorin med ytterligare en dimension för en fullständig teori. Någon färdig sådan finns (ännu?) inte. Trots detta har den redan fått ett namn: M-teorin (Mother of all theories!)
När uppstod de första stjärnorna?
Hur bildades galaxerna? Långtidsexponeringar med Hubble Space Telescope (HST) visar en mängd små galaxer (ungefär lika tunga som klotformiga stjärnhopar). Är detta de byggstenar som stora galaxer har bildats av? Man har också gjort stora datorsimuleringar, t.ex. millennium-simuleringen Vi kan t.ex. se utveckling av strukurer med tiden eller resor genom rymden.
Datorsimuleringarna kan jämföras med observationer
Framtiden? Om universum forsätter att accelerera kommer vi i framtiden att kunna se allt mindre del av universum!