Norge og universet

Forskerne ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo er langt fremme innen internasjonal kosmologi og ekstragalaktisk astronomi.

Institutt for teoretisk astrofysikk ble etablert i 1934. I dag er instituttet et romforskningssenterav internasjonalt format.

Ved instituttet forskes det innenfor en rekke disipliner innen astronomi og astrofysikk, men hovedtemaene er kosmologi, inklusive ekstragalaktisk astrofysikk, og forskning på sola.

Forskerne ved Institutt for teoretisk astrofysikk bruker både teori, observasjoner og datasimuleringer i sitt arbeid.

Observasjoner blir gjort ved hjelp av ulike rom- og bakkebaserte observatorier.

Romsonden Planck ble skutt opp i 2009 og leverte data til forskerne i nesten fire og et halvt år. Planck hadde da de mest kompliserte og avanserte instrumentene som Europa noen gang har sendt ut i rommet.

Romobservatoriet har undersøkt mikrobølgene som er igjen i universet fra Big Bang som skjedde for rundt 14 milliarder år siden, og tiden like etter.

Planck har gitt oss de skarpeste bildene noensinne av universet da det var veldig ungt, bare 380 000 år. Disse vil bidra til nye teorier om universets begynnelse og utvikling.

Forskerne har fått ny innsikt i spørsmålene om universets struktur med mørk materie og mørk energi. Kunnskapen fra Planck fyller store hull i vår totale forståelse av kosmos og hvordan det ble til.

Selv om Planck ble skrudd av i oktober 2013, arbeider et stort antall forskere, bl.a. ved Institutt for teoretisk astrofysikk, fortsatt med å forbedre analysene av dataene fra Planck, sammen med dataene fra nye bakkebaserte observatorier.

Målet er å måle med stor nøyaktighet polarisasjonen av mikrobølgestrålingen, noe som vil kunne gi bedre forståelse av hvordan universet begynte i de første mikrosekunder etter Big Bang. Instituttet deltar i forberedelsen av en ny satellitt, den japanske LiteBIRD, som nettopp blir designet for dette.

Norske bedrifter var også med på utviklingen og byggingen av Planck og dens "søstersonde" Herschel.

Det europeiske romobservatoriet Euclid ble sendt opp 1. juli 2023. Norge deltar aktivt i Euclid-samarbeidet gjennom forskere ved Institutt for teoretisk astrofysikk.

Internasjonalt er dette det største samarbeidsprosjektet i astronomien noensinne. Det er også en av de aller største satsingene i norsk romforskning.

Observasjonene til Euclid vil gi informasjon om hvordan universet utvider seg. På slutten av 1990-tallet ble det klart at ikke bare utvider universet seg, det utvider seg fortere og fortere. Det som forårsaker denne akselerasjonen kan være et slags kraftfelt, som vi kaller «mørk energi», eller det kan eventuelt også være at Einsteins generelle relativitetsteori ikke gir en fullstendig beskrivelse av tyngdekraften under alle forhold og trenger modifiseringer.

Euclids observasjoner vil gi ny kunnskap om "det mørke universet", den merkelige mørke materien og den enda mer mystiske mørke energien som til sammen dominerer innholdet i universet i dag.

Mørk materie og mørk energi utgjør mesteparten, faktisk om lag 95 prosent, av innholdet i universet. Den såkalt vanlige materien, som består av protoner, elektroner, nøytroner og atomer, utgjør altså bare fem prosent av alt som eksisterer.

Instrumentene til Euclid vil gjøre målinger på lys som ble sendt ut fra galakser for opp mot 10 milliarder år siden, noe som tilsvarer to tredeler av tiden siden Big Bang.

Forskere ved Institutt for teoretisk astrofysikk vil analysere dataene for å kunne forstå egenskapene til mørk energi, eller om i stedet Einsteins generelle relativitetsteori trenger modifikasjoner.

Norsk industri bygde deler til et av Euclids to instrumenter. Institutt for teoretisk astrofysikk ledet byggingen av disse delene, og bidrar også med data-kvalitetssikringssystem for analysesentrene for data fra romsonden.

Universets viktigste byggesteiner er galaksene, som hver inneholder hundrevis av milliarder av stjerner, samt gass og støv, og ikke minst mørk materie. 

Ved Institutt for teoretisk astrofysikk studerer forskere hvordan galakser ble til da universet var ungt, og hvordan de utviklet seg i vekselvirkning med miljøet rundt dem, gjennom årmilliardene som har gått siden.

Innholdet i fjerne galakser studeres med det stor radioteleskopet ALMA i 5000 meters høyde i Atacama-ørkenen, med James Webb romteleskopet og vil også studeres med Euclid, i sterk vekselvirkning med numeriske simuleringer utført på noen av verdens største superdatamskiner. 

Forskere ved Institutt for teoretisk astrofysikk leder et EU-finansiert prosjekt for å planlegge et fremtidig meget stort radioteleskop som vil være ideelt for å studere galaksers utvikling.