Universet er kun et af mange

I årtier har astronomer debatteret, hvorvidt teoriens forudsigelse om multiverset kan være sand – men nu har forskere fundet det første mulige bevis: Universet har en mystisk kold plet, som kan være et krater efter et sammenstød med et andet univers.

Oppustning forklarer universet

Inflationsteorien blev indført i forskernes model for big bang i 1980’erne for at forklare, hvorfor galakser er ligeligt fordelt i u­ni­ver­set. Hvis universets udvidelse u­de­luk­ken­de var sket i et jævnt tempo efter big bang, ville tyngdekraften få ­galaksehobe til at klumpe sammen og skabe store forskelle i fordelingen af masse. Den lynhurtige inflation fordelte massen ligeligt helt fra universets ­begyndelse – som når luften fordeler sig jævnt i en ballon, der bliver pustet op.

Inflationen forklarer også, hvorfor tem­pe­ra­turen er ensartet overalt i universet.
Da vores nyfødte univers var på størrelse med en elektron, havde alt stof samme tem­pe­ra­tur. Under inflationen blev temperaturen spredt og bevaret overalt.

Den ensartede temperatur kan ses på u­ni­ver­sets kosmiske baggrundsstråling. Strålingen blev udsendt i universets barndom 380.000 år efter big bang. Før det tidspunkt var universet så varmt, at stråling hele tiden blev omdannet til stof, og derfor kunne intet lys slippe fri.

Men da universet var blevet stort og koldt nok til, at de første brintatomer blev dannet, slap lys fri fra stof­fet i et glimt. Herefter blev universet igen mørkt, fordi de nydannede, neutrale brint­atomer ikke udsender synligt lys. Lyset vendte ikke tilbage, før de første galakser opstod flere hundrede millioner år senere.

Årtiers observationer af den kosmiske bag­­grunds­strå­ling viser, at temperaturen ge­ne­relt kun varierer få milliontedele af en grad – undtagen ét sted. Astronomer op­­da­ge­de i 2004 en særligt kold plet i bag­­grunds­­strå­­lingen, tre milliarder lysår fra Jorden. Pletten dækker et område på fem grader af himlen og er 0,00015 grader koldere end strålingens generelle temperatur på 2,73 grader over det absolutte nulpunkt.

Indtil for nylig mente forskerne, at det kolde område skyldtes et enormt tomrum med en udstrækning på 1,8 milliarder lysår mellem os og den kolde plet. Når lysbølger fra baggrundsstrålingen bevæger sig gennem et så stort tomrum, mister lysbølgerne energi på vej ind i tomrummet og genvinder energi på vej ud. Astronomerne sammenligner fænomenet med en kugle, der mister energi på vej op ad en bakke og triller hurtigt ned på den anden side.

I et stillestående univers ville lyset komme ud af tomrummet med præcis samme energi, som bølgerne kom ind med. Men fordi universet har udvidet sig gennem de 1,8 milliarder år, lyset har været om at bevæge sig gennem supertomrummet, vil bakken på ­vejen ud af tomrummet være mindre stejl.

Derfor genvinder ­lyset ikke al energien og bliver en smule mere langbølget og koldere. Forskerne mente dermed, at den kolde plet var et ­optisk bedrag skabt af tomrummet.

Men nu har engelske astronomer fra ­Durham University forkastet den oprindelige forklaring ved at vise, at det kolossale tom­rum slet ikke eksisterer: Der findes lige så mange galakser mellem Jorden og den kolde plet som mellem vores klode og alle andre steder i baggrundsstrålingen.

Derfor hæl­der astronomerne nu i stedet til en ­anden forklaring: Pletten er et krater fra et sam­men­stød mellem vores univers og et andet univers under inflationen. Kollisionen blæste masse og energi væk og skabte et særligt koldt sted i baggrundsstrålingen.

Multiverset har flere former

De engelske astronomers opdagelse har ­givet fornyet liv til diskussionen af de mange forskellige multivers­teorier. I de mest simple udgaver er multiverset opstået, fordi inflationen er sket flere steder end i det område, der blev til vores univers, og dermed blev milliarder af universer skabt på samme tid.

En ­anden teori udbygger det simple multivers ved at foreslå, at inflationen ikke kun fandt sted, da vores univers blev til, men er en evig proces, der konstant ­tilføjer flere multiverser rundt om det, som ­vores univers eksisterer i.

I en tredje og mere kompleks udgave af mul­ti­ver­set styrer kvantemekanikkens love. Her opstår nye universer ved knopskydning fra eksisterende universer. Hver gang en ­si­tu­a­tion har flere mulige udfald, opstår et dat­ter­u­ni­vers for hvert alternativ.

Den mest spekulative model af multiverset tager ud­gangs­punkt i superstrengteorien, som for­ud­si­ger, at der eksisterer mindst ti ­di­men­sioner i rummet. I multiversteoriens fortolkning er de ekstra dimensioner imidlertid lige så store som hele universer og indeholder parallelle verdener, som er skjult ­omkring os. Kun tyngdekraften kan rejse uhindret mellem dimensionerne.

Forskere jagter umuligt bevis

Forskernes forklaringer af multiverset er udelukkende ­teoretiske uden konkrete ­beviser til at underbygge ideerne. Og faktisk er multiversets eksistens stort set umulig at bevise eller modbevise.

Selvom astronomernes teleskoper hele tiden bliver bedre, er det umuligt at se ud over den såkaldte kosmiske horisont, som er grænsen for, hvor langt væk fra lys kan nå Jorden.

Lys bevæger sig med 300.000 kilometer i sekundet, og derfor vil vores udsyn til universet – og måske mulitiverset – altid være begrænset af, hvor langt lysbølgerne har kunnet rejse siden big bang for 13,8 milliarder år siden. Synsfeltet dækker nu 42 milliarder lysår og vokser med ét lysår om året i alle retninger. Astronomerne vil derfor aldrig ­kunne se ud over den kosmiske ­horisont og ind i et nabo­univers.

Manglen på beviser på multiversets eksistens får skeptikere til at anfægte ­teoriernes videnskabelighed. Tilhængere af teorierne håber dog at kunne finde indirekte beviser ud fra observationer i vores eget univers, som kan give teorierne tyngde.

Max Tegmark fra Massachusetts Institute of Technology i USA er en af multivers­teoriernes fædre. Han påpeger, at forskere ikke nødvendigvis behøver at kunne teste alle forudsigelser af en teori for at fæste lid til den – en række beviser er nok til at gøre hele den samlede teori troværdig.

Et ­ek­sem­pel er Einsteins relativitetsteori, som er bevist gennem talrige astronomiske ­observationer gennem det seneste århundrede. Derfor tager videnskaben også teoriens forudsigelser af forhold, som aldrig vil kunne observeres, seriøst, fx teoriens ­beskrivelse af forholdene inde i sorte huller.

Max Tegmark mener, at et definitivt ­bevis for, at inflationen fandt sted i vores univers, kan fungere på samme måde: Beviset kan øge vægten bag inflationsteoriens forudsigelse om, at oppustningen skete flere andre steder, så inflationen skabte milliarder af nabo­universer rundt om vores.

Forskerne kan måske også sandsynlig­gøre, at andre universer kan gemme sig i usynlige dimensioner ved hjælp af fysiske eksperimenter. I skemaet over fysikkens grundlæggende partikler findes gravitonen – en hypotetisk partikel, der overfører tyngdekraft på samme måde, som fotoner overfører lys.

Fysikerne forsøger at skabe de teoretiske partikler i acceleratorer ved at hamre protoner sammen. Hvis der mangler energi, når fysikerne måler de partikler, sammenstødet skaber, kan det være et tegn på, at kol­li­sionen har skabt gravitoner, som er ­flygtet ind i usynlige dimensioner.

Sammenstød skaber bølger

Indtil videre er den kolde plet i universets bag­grunds­strå­ling multiverstilhængernes eneste håndgribelige indikation på, at vores univers kun er ét i en uendelig række af universer. Forskerne ved nu, at den første ­vi­den­ska­be­lige forklaring af pletten – et syns­be­drag skabt af et supertomrum – er for­kert. Men pletten er ikke et endegyldigt bevis for de engelske forskeres teori om, at et andet univers er kollideret med vores ­under inflationen i universets barndom.

I dag er et sådan bevis uden for forskernes rækkevidde, men måske kan astronomiske obser­vationer årtier ude i fremtiden bevise, at sammenstødet fandt sted.

Hvis kollisionen faktisk skete, kan forskerne fx opfange tyngdebølger fra sammenstødet. Tyngdebølger udsendes, når store masser brager sammen eller accelereres hurtigt gennem rummet, og i kollisionen skete begge dele: Først kom selve sammenstødet, og derefter blev en stor masse accelereret gennem rummet, da energien fra sam­men­stødet blæste stof væk fra kollisionspunktet og skabte den kolde plet.

Uanset hvad fremtidige observationer af pletten viser, er Max Tegmark dog ikke i tvivl. Og i dag står inflationsteorien så stærkt hos kosmologerne som forklaring på ­u­ni­ver­sets fødsel, at stadigt flere forskere også ­tilslutter sig teoriens forudsigelse om, at vi lever i et multivers.