Här är några bilder av galaxhopar.
De är exakt vad de låter som.
De är enorma samlingar av galaxer,
sammanbundna av sin gemensamma tyngdkraft.
Så de flesta av de ljuspunkter som du ser på skärmen
är inte enskilda stjärnor,
utan samlingar av stjärnor, eller galaxer.
Genom att visa dig några av dessa bilder
hoppas jag att du snabbt kommer inse
att galaxhopar är vackra föremål.
Men utöver det
anser jag att galaxhopar är mystiska,
de är överraskande,
och de är användbara.
Användbara som universums största laboratorier.
Och att beskriva galaxhopar
är att beskriva experimenten
som man kan göra med dem.
Och jag tror att det finns fyra huvudsakliga typer av experiment,
och den första typen som jag vill beskriva
är att undersöka det mycket stora.
Så, hur stort?
Jo, här är en bild av en viss galaxhop.
Den är så massiv att ljuset som passerar igenom den böjs,
det blir förvrängt
av den extrema gravitationen i klustret.
Och faktiskt, om du tittar noga
kommer du att kunna se ringar runt det här klustret.
För att ge er lite siffror:
Denna särskilda galaxhop,
har en massa på över en miljon miljard solar.
Det är häpnadsväckande hur stora dessa system kan bli.
Men utöver deras massa,
så har de en extra egenskap:
att de i huvudsak är isolerade system.
Så om vi vill, kan vi tänka på dem
som en nedskalad version av hela universum.
Och många av de frågor som vi kan ha
om universum i det stora perspektivet -
såsom: hur fungerar gravitation? -
kan besvaras genom att studera dessa system.
Så det var det mycket stora.
Den andra saken är det mycket varma.
Så, om jag tar en bild av en galaxhop,
och jag tar bort allt stjärnljus,
får jag kvar den här stora blåa fläcken.
Den här har fel färg.
Det är faktiskt röntgenljus som vi ser.
Och frågan är: om det inte är galaxerna,
vad avger detta ljus?
Svaret är varm gas,
miljoner grader varm gas,
i själva verket är det plasma.
Anledningen till varför det är så varmt
beror på det som nämndes på förra bilden.
Den extrema gravitationen i dessa system
accelererar partiklar av gas till höga hastigheter,
och höga hastigheter innebär höga temperaturer.
Så detta är den huvudsakliga förklaringen,
men vetenskapen är ett utkast.
Det finns många grundläggande egenskaper
hos denna plasma
som fortfarande förvirrar oss,
fortfarande förvånar oss,
och samtidigt driver vår förståelse
av fysiken bakom det mycket varma framåt.
Den tredje saken: undersöka det lilla.
För att förklara detta måste jag först berätta
ett mycket oroande faktum.
De mesta av universums materia
består inte av atomer.
Folk har ljugit för dig. (Skratt)
Det mesta består av något mycket, mycket mystiskt,
som vi kallar mörk materia.
Mörk materia är något som inte gillar att samverka särskilt mycket,
förutom genom gravitation.
Naturligtvis vill vi veta mer om den.
Om man är partikelfysiker
vill man veta vad som händer när vi slår ihop saker.
Och mörk materia är inget undantag.
Hur gör vi då detta?
För att besvara den frågan
kommer jag ställa en annan fråga:
Vad händer när galaxhopar kolliderar?
Här är en bild.
Eftersom galaxhopar är representativa skivor av universum
i nedskalade versioner,
består de mest av mörk materia,
och det är vad du ser i den här blåaktiga, lila fläcken.
Det röda representerar den heta gasen,
och naturligtvis kan du se många galaxer.
Det som har hänt kan beskrivas som en partikelaccelerator
i mycket stor skala.
Detta är mycket viktigt,
för vad det innebär är att mycket, mycket små effekter
som kan vara svåra att upptäcka i labbet,
kan sättas ihop och sättas ihop
till något som vi möjligen kan observera i naturen.
Det är roligt:
Anledningen till varför galaxhopar
kan lära oss om mörk materia,
anledningen till varför galaxhopar
kan lära oss om fysiken om det lilla,
är just eftersom de är så väldigt stora.
Den fjärde saken: fysiken hos det mycket märkliga.
Av det jag sagt hittills är det mesta helt galet.
Och finns det något som är ännu konstigare
så måste det vara mörk energi.
Om jag kastar upp en boll i luften,
så förväntar jag mig att den skall flyga upp.
Vad jag inte förväntar mig är att den
fortsätter flyga upp snabbare och snabbare.
På samma sätt förstår kosmologer
varför universum expanderar.
De förstår inte varför det växer
i en snabbare och snabbare takt.
De ger orsaken till denna
accelererade expansion ett namn,
och de kallar den mörk energi.
Vi vill såklart veta mer om den.
Så en viss fråga som vi har är:
Hur påverkar mörk energi universum
i det stora perspektivet?
Beroende på hur stark den är,
skapas strukturer kanske snabbare eller långsammare.
Problemet med den stora strukturen
hos universum är att den är fruktansvärt komplicerad.
Här är en datorsimulering.
Och vi behöver ett sätt att förenkla den.
Jag brukar tänka på detta med hjälp av en analogi.
Om jag vill förstå hur Titanic förliste
så är det viktigaste inte
att simulera positioner
av varenda liten bit av båten som bröts sönder.
Det viktigaste att göra är
att spåra de två största delarna.
På samma sätt kan jag lära mig mycket
om universum i det stora perspektivet
genom att spåra dess största bitar
och de största bitarna är galaxhopar.
Så när jag närmar mig slutet,
så känner du dig kanske lite lurad.
Jag menar, jag började med att tala om
hur galaxhopar är användbara,
och jag har gett vissa skäl,
men vad är deras verkliga användningsområde?
För att svara på detta,
vill jag ge er ett citat av Henry Ford,
när han tillfrågades om bilar.
Han sa så här:
"Om jag hade frågat folk vad de ville ha,
så skulle de ha sagt snabbare hästar."
I dag ställs vi som samhälle
inför många, många svåra problem.
Och lösningarna på dessa problem är inte självklara.
De är inte snabbare hästar.
De kommer att kräva en enorm mängd
vetenskaplig påhittighet.
Så ja, vi behöver fokusera.
Ja, vi måste koncentrera oss.
Men vi måste också komma ihåg
att innovation, påhittighet, inspiration,
dessa saker kommer
när vi breddar vårt synfält,
när vi tar ett steg tillbaka,
när vi zoomar ut.
Och jag kan inte tänka mig ett bättre sätt att göra detta än
genom att studera universum omkring oss.
Tack.
(Applåder)