Universet er bare ett av mange

I flere tiår har forskere rynket på nesen av teorier om at universet ikke er alene. Men astronomer har funnet ­første mulige bevis på at vi er om­ringet av ukjente verdener i et såkalt multivers. Og det kan revolusjonere astronomiens bilde av verdensrommet.

I flere tiår har forskere rynket på nesen av teorier om at universet ikke er alene. Men astronomer har funnet ­første mulige bevis på at vi er om­ringet av ukjente verdener i et såkalt multivers. Og det kan revolusjonere astronomiens bilde av verdensrommet.

Detlev van Ravenswaay/Science Photo Library

Like etter big bang utvidet det nyfødte universet seg fra å være på størrelse med et elektron til å ha volum som en fotball.

Det skjedde ekstremt raskt: Utvidelsen gikk raskere enn lyset og varte en billiarddel av en billiarddel av en billiarddel av et sekund. Deretter fortsatte utvidelsen i et mer makelig tempo.

Denne oppblåsingen kalles inflasjon, og dagens kosmologiske teorier er basert på at det var slik det skjedde. Men inflasjonsteorien rommer en stor utfordring for vår oppfatning av hvordan verdensrommet er organisert. Den spår nemlig at inflasjonen ikke bare skjedde i det lille området som vokste og ble til universet vårt.

Prosessen var snarere mer kaotisk og skjedde i et mye større område, der myriader av universer poppet opp samtidig – som popkorn i en gryte med glovarm olje. Ifølge teorien eksisterer det i dag milliarder av universbobler rundt vårt eget univers – vi lever med andre ord i et multivers.

I flere tiår har astronomer debattert om spådommen om multiverset faktisk stemmer – men forskere har funnet det første mulige beviset: Universet har en mystisk kald flekk som kan være et krater etter et sammenstøt med et annet univers.

Inflasjon forklarer universet

Inflasjonsteorien ble innført i forskernes modell for big bang på 1980-tallet for å forklare hvorfor galakser er likt fordelt i universet. Hvis universets utvidelse kun hadde skjedd i et jevnt tempo etter big bang, ville tyngdekraften få galaksehoper til å klumpe seg sammen og skape store forskjeller i fordelingen av masse. Den lynraske inflasjonen fordelte massen likt helt fra universets begynnelse – som når lufta fordeler seg jevnt i en ballong som blir blåst opp.

Inflasjonen forklarer også hvorfor temperaturen er ensartet overalt i universet. Da vårt nyfødte univers var på størrelse med et elektron, hadde all materie samme temperatur. Under inflasjonen ble temperaturen spredt og bevart overalt.

Den ensartede temperaturen kan man se på universets kosmiske bakgrunnsstråling. Strålingen ble sendt ut i universets barndom 380 000 år etter big bang. Før det tidspunktet var universet så varmt at stråling hele tiden ble omdannet til materie, og derfor slapp ikke noe lys gjennom.

Men da universet hadde blitt stort og kaldt nok til at de første hydrogenatomene ble dannet, slapp lyset plutselig fri. Deretter ble universet igjen mørkt, fordi de nydannede, nøytrale hydrogenatomene ikke sendte ut synlig lys. Lyset vendte ikke tilbake før de første galaksene oppsto flere hundre millioner år senere.

Flere tiår med observasjoner av den kosmiske bakgrunnsstrålingen viser at temperaturen bare varierer med noen få milliondeler av en grad – unntatt på ett bestemt sted. Astronomer oppdaget i 2004 en spesielt kald flekk i bakgrunnsstrålingen, tre milliarder lysår fra jorda.

Denne flekken dekker et område på fem grader av himmelen og er 0,00015 grader kaldere enn den vanlige temperaturen på 2,73 grader over det absolutte nullpunktet.

Temperaturen er lik i hele universet – bortsett fra én kald flekk. Forskere trodde at det var et optisk bedrag, men ifølge en ny teori er det et krater fra en kollisjon.

© ESA and the Planck Collaboration/shutterstock

Stråling viser temperatur

Bakgrunnsstrålingen i universet har samme temperatur overalt – bortsett fra en kald flekk 3 milliarder lysår fra jorda.

© ESA and the Planck Collaboration/shutterstock

Tomrom skaper synsbedrag

Forskerne trodde at et enormt tomrom mellom jorda og den kalde flekken fikk lys til å miste energi, slik at flekken ser kald ut.

©

Rom er fylt med galakser

Nye studier har vist at rommet ikke er tomt: Det er like mange
galakser der som andre steder i rommet.

Inntil nylig mente forskerne at det kalde området skyldtes et enormt tomrom med en utstrekning på 1,8 milliarder lysår mellom oss og den kalde flekken. Når lysbølger fra bakgrunnsstrålingen beveger seg gjennom et så stort tomrom, mister lysbølgene energi på vei inn i tomrommet og gjenvinner energi på vei ut.

Astronomene sammenligner fenomenet med en kule som mister energi på vei opp en bakke og triller raskt ned på den andre siden. I et stillestående univers ville lyset komme ut av tomrommet med akkurat samme energi som bølgene kom inn med. Men fordi universet har utvidet seg gjennom de 1,8 milliarder årene lyset har brukt på å bevege seg gjennom supertomrommet, vil bakken på veien ut av tomrommet være mindre bratt.

Derfor gjenvinner ikke lyset all energien og får litt lengre
bølger – den blir kaldere. Forskerne mente dermed at den kalde flekken var et optisk bedrag skapt av tomrommet.

Men nå har engelske astronomer fra Durham University forkastet den opprinnelige forklaringen ved å vise at det kolossale tomrommet slett ikke eksisterer: Det finnes like mange galakser mellom jorda og den kalde flekken som mellom kloden vår og alle andre retninger.

Derfor heller astronomene nå i stedet til en annen forklaring: Flekken er et krater fra et sammenstøt mellom vårt univers og et annet univers under inflasjonen. Kollisjonen blåste vekk masse og energi og skapte et spesielt kaldt sted i bakgrunnsstrålingen.

Multiverset har flere former

De engelske astronomenes oppdagelse har naturligvis blåst nytt liv i diskusjonen om de mange ulike multiversteoriene. I de enkleste utgavene har multiverset oppstått fordi inflasjonen har skjedd flere steder enn i det området som ble til universet vårt, og dermed ble milliarder av universer skapt samtidig.

En annen teori bygger ut det enkle multiverset ved å foreslå at inflasjonen
ikke bare fant sted da universet vårt ble til, men at det er en evig prosess som hele tiden legger til flere multiverser rundt det universet vårt eksisterer i.

Synsfeltet dekker nå 42 milliarder lysår og vokser med ett lysår i året i alle retninger. Astronomene vil derfor aldri kunne se utover den kosmiske horisonten og inn i et nabounivers.

I en tredje og mer kompleks utgave av multiverset styrer kvantemekanikkens lover. Her oppstår nye universer ved knoppskyting fra eksisterende universer. Hver gang en situasjon har flere mulige utfall, oppstår et datterunivers for hvert alternativ.

Den mest spekulative modellen av multiverset tar utgangspunkt i superstrengteorien, som spår at det eksisterer minst ti dimensjoner i rommet. I multiversteoriens fortolkning er de ekstra dimensjonene imidlertid like store som hele universer og inneholder parallelle verdener som er skjult omkring oss. Bare tyngdekraften kan reise uhindret mellom dimensjonene.

Forskere jakter på umulig bevis

Forskernes forklaringer av multiverset er kun teoretiske, uten konkrete beviser som kan underbygge dem. Og faktisk er det stort sett umulig å bevise eller motbevise at multiverset finnes.

Selv om astronomenes teleskoper hele tiden blir bedre, er det umulig å se forbi den såkalte kosmiske horisonten, som er grensen for hvor langt unna lys kan nå jorda fra. Lys beveger seg med 300 000 kilometer i sekundet, og derfor vil utsikten vår til universet – og kanskje mulitiverset – alltid være begrenset av hvor langt lysbølgene har kunnet reise siden big bang, for 13,8 milliarder år siden.

Synsfeltet dekker nå 42 milliarder lysår og vokser med ett lysår i året i alle retninger. Astronomene vil derfor aldri kunne se utover den kosmiske horisonten og inn i et nabounivers.

Mangelen på beviser for multiversets eksistens får skeptikere til å utfordre teorienes vitenskapelighet. Tilhengere av teoriene håper imidlertid å kunne finne indirekte beviser ut fra observasjoner i vårt eget univers.

Max Tegmark fra Massachusetts Institute of Technology i USA er en av fedrene til
multiversteoriene. Han påpeker at forskere ikke nødvendigvis må kunne teste alle
forutsigelser av en teori for å feste lit til den – en rekke indisier er nok til å gjøre hele den samlede teorien troverdig.

Et eksempel er Einsteins relativitetsteori, som er bevist gjennom mange astronomiske observasjoner gjennom det siste århundret. Derfor tar vitenskapen også opp relativitetsteoriens spådommer om forhold som aldri vil kunne observeres, for eksempel beskrivelsen av forholdene inne i svarte hull.

Max Tegmark mener at et definitivt bevis for at inflasjonen fant sted i universet vårt, kan fungere på samme måte: Beviset kan styrke inflasjonsteoriens forutsigelse om at oppblåsingen skjedde flere and­re steder, slik at inflasjonen skapte milliarder av
nabouniverser rundt vårt eget.

Forskerne kan kanskje også sannsynliggjøre at andre universer kan gjemme seg i usynlige dimensjoner ved hjelp av fysiske eksperimenter. I skjemaet over fysikkens grunnleggende partikler finnes gravitonet – en hypotetisk partikkel som overfører tyngdekraft på samme måte som fotoner overfører lys.

Fysikerne forsøker å skape de teoretiske partiklene i akseleratorer ved å banke sammen protoner. Hvis det mangler energi når fysikerne måler de partiklene sammenstøtet skaper, kan det være et tegn på at kollisjonen har skapt gravitoner som har flyktet inn i usynlige dimensjoner.

Sammenstøt skaper bølger

Inntil videre er den kalde flekken i universets bakgrunnsstråling multiverstilhengernes eneste håndgripelige indikasjon på at universet vårt bare er ett i en uendelig rekke. Forskerne vet nå at den første vitenskapelige forklaringen av flekken – et synsbedrag skapt av et supertomrom – er feil.

Men flekken er ikke et endelig bevis for de engelske forskernes teori om at et annet univers har kollidert med vårt under inflasjonen i universets barndom.

I dag er et slik bevis utenfor forskernes rekkevidde, men kanskje kan astronomiske observasjoner tiår inn i framtiden bevise at sammenstøtet fant sted. Hvis kollisjonen faktisk skjedde, kan forskerne for eksempel fange opp gravitasjonsbølger fra sammenstøtet.

Gravitasjonsbølger sendes ut når store masser kolliderer eller akselereres raskt gjennom verdensrommet, og i kollisjonen skjedde begge deler: Først kom selve sammenstøtet, og deretter ble en stor masse akselerert gjennom rommet, da energien fra sammenstøtet blåste stoff vekk fra kollisjonspunktet og skapte den kalde flekken.

Uansett hva framtidige observasjoner av flekken viser, er Max Tegmark ikke i tvil. Og i dag står inflasjonsteorien så sterkt hos kosmologene som forklaring på universets fødsel at stadig flere forskere slutter seg til teorien om at vi lever i et multivers.