KVANT

Kosmiske partikler med meget høj energi rammer Jorden hele tiden. De højeste energier, der er målt, er over 10²⁰ eV, og det har i mange år været et mysterium, hvad kilden til disse partikler er. Under 10¹⁸ eV kommer partiklerne formentlig fra supernovarester i vores egen galakse, mens partikler med højere energi kommer fra ekstragalaktiske kilder. Nye resultater fra Pierre Auger eksperimentet viser, at partikler med meget høj energi med stor sandsynlighed kommer fra aktive galakser.

Er du nogensinde blevet ramt af en partikel fra oven? Selvfølgelig er du det! Kosmiske partikler regner ned over Jorden hvert sekund, og fysikere har i årevis kæmpet med at forklare hvor de kom fra og hvorfor nogle af dem synes at have energier der overstiger hvad der er teoretisk muligt. Mange modeller har været foreslået, og nu lader det endelig til at nogle af svarene er inde for rækkevidde.

Den kosmiske forbindelse til engagerende undervisning: Bring forskningen ind i klasseværelset! Dette er netop idéen bag DUKS projektet, der har som vision at knytte de danske gymnasier sammen i et netværk, som kan bringe forskningen ind i gymnasiet. Selve DUKS projektet søger at opbygge og operere forskellige målestationer til måling af ``extended airshowers'', dvs. byger af partikler stammende fra meget højenergetiske partikler fra det ydre rum, med henblik på senere at kunne skabe et dansk ``ground array'' gennem udvidelse til hvert eneste interesserede gymnasium.

Eksistensen af mørkt stof er veletableret gennem en lang række astrofysiske observationer på størrelsesskalaer fra de mindste dværggalakser til hele universet. Vi ved dog stadig overraskende lidt om den partikel, der udgør det mørke stof. Vi tilbyder her et overblik over hvor meget (eller hvor lidt) vi rent faktisk er sikre på, såsom hvad massen af den mørke partikel og dens vekselvirkninger med andre partikler er, og vi fortæller om, hvordan vi forsøger at fravriste den mørke partikel dens hemmeligheder.

Den tidsalder hvor de første stjerner og galakser blev dannet, omkring et par hundrede millioner år efter big bang, er én af de dårligst forståede tidsaldre i Universets historie. Det næste store gennembrud i vores forståelse af disse tidlige galakser vil komme fra ALMA - en stor park af radioteleskoper i den chilenske ørken - som er designet til, at observere gas og støv i galakser. ALMA er netop begyndt at indsamle de første data og det vil, i de kommende år, føre til en sand revolution i vores forståelse af én af Universets mørkeste tidsaldre.

I sommer- og efterårsmånederne vrimler nattehimlen med kugleformede stjernehobe. Set gennem en stor astronomisk kikkert er kuglehobene blandt himlens smukkeste objekter.

Støv i det interstellare medium, ISM, er vigtig for, hvordan stjerner og planeter dannes. Der er derfor en stor interesse for at kende kompositionen, samt at vide, hvordan støvet produceres og videreudvikles i ISM, for at få en bedre forståelse af udviklingen af stjerner og galakser. De to bedste støvproducentkandidater er supernovaer, SN, og asymptotiske kæmpegrensstjerner, AGB, men der er stadig tvivl om, hvilke af disse, der bidrager med mest støv til ISM. Støvet videreudvikles i ISM, så for at kunne lave modeller for det tidlige univers, er det vigtigt at undersøge udviklingen, da støvet er dynamisk.

Satellitmissionen Planck har brugt næsten tre år (2009--2012) på i detaljer at kortlægge den kosmologiske baggrundsstråling (CMB), som er det sidste lys fra Big Bang. De første kosmologiske resultater forventes færdige i januar 2013, men der er allerede blevet udgivet en del andre astronomiske resultater, som dækker himlen bedre end tidligere målinger. Et katalog af punktkilder - herunder flere nye galaksehobe - er et af de vigtigste produkter, men galaktisk støv, stjernedannelsesområder og mange andre slags objekter, studeres ligeledes af Planck.

Begejstringen var stor blandt fysikere verden over, da det blev annonceret den 11. februar 2016 [1,2], at tyngdebølger for første gang var observeret direkte. Forskere ved det amerikanske LIGO-eksperiment (LIGO = Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) havde observeret tyngdebølger fra sammensmeltningen af to sorte huller i en fjern galakse. Nyhedsmedierne kogte over og eksperter vurderede det som en historisk opdagelse, der fortjener en nobelpris. Selvom der ikke var megen tvivl om, at tyngdebølgerne eksisterede, blev det sammenlignet med et nyt vindue til Universet, som blev åbnet. Vi vil her gennemgå lidt af historien bag tyngdebølgerne, som er forudsagt af Einsteins almene relativitetsteori, og beskrive hvordan målingen af det svage signal kunne lade sig gøre.

En af de største gåder indenfor kosmologien er bestemmelsen af det mørke stofs fordeling og natur, da det spiller en central rolle i forbindelse med strukturdannelsen i Universet, i galakser hvor det påvirker hastighedsfordelingen samt i galaksehobe, hvor alt tyder på, at galaksehobe ganske enkelt burde blive splittet ad uden mørkt stof. I denne artikel vil jeg give en kort introduktion til, hvordan gravitationelle linser kan bruges til at modellere fordelingen af stof i galaksehobe, herunder mørkt stof.

I Einsteins almene relativitetsteori, fremsat for 101 år siden, giver masse anledning til krumning af rumtiden. Den største krumning sker, omkring sorte huller som er meget kompakte. Længe har sorte huller været omgærdet af mystik, dels pga. den ukendte fysik som hersker og dels da man ikke vidste, om de faktisk eksisterer. Vi ved nu, at sorte huller findes i stort antal og i mange størrelser. Jeg beskriver her, hvorledes tunge sorte huller kan bruges til at udforske Universet og til at forstå nogle af de mere specielle hjørner af fysikken.

Halvdelen af alle spiralgalakser, som vores egen Mælkevej, rummer en såkaldt galaktisk bjælke, som er en samling af milliarder af stjerner, der sammen bevæger sig rundt i galaksernes relativt tynde stjerneskiver. Forunderligt nok ved vi ikke særligt meget om galaksebjælken i Mælkevejen, da vi selv befinder os i selve skiven af galaksen og skal se gennem lag af støv, gas og stjerner for at studere den. I denne artikel beskrives en ny måde hvorpå vi kan studere den galaktisk bjælke i vores egen galakse og samtidigt komme tættere på at forstå mørkt stof i Mælkevejen.