Hvis det lykkedes et rumvæsen at besøge vores univers fra en parallel virkelighed, er der stor sandsynlighed for, at de ikke engang ville bemærke, at vi eksisterer.

På en måde er det indlysende: universet er enormt, og vores planet er kun en lille, blegblå prik. Men det er værre end det: de fremmede vil måske ikke engang lægge mærke til alle stjernerne og de planeter, der kredser om dem. De kunne endda overse de enorme støvskyer, der svæver gennem rummet.

Alle disse velkendte ting udgør kun en brøkdel af stoffet i vores univers. Resten er noget andet, et materiale, som ingen på Jorden nogensinde har set.

I mangel af et bedre navn kalder fysikerne dette stof for “mørkt stof”. Hvis det ikke var der, ville galakserne flyve fra hinanden. Ingen ved, hvad det er, men fysikere er ivrigt på sporet af det.

Alt, hvad du ser omkring dig, lige fra din egen krop til den planet, du står på, og stjernerne på himlen, er lavet af atomer. Disse består igen af mindre partikler som protoner og neutroner, hvoraf mange kan splittes endnu mere op.

Da fysikere begyndte at forstå atomernes opbygning i begyndelsen af det 20. århundrede, så det ud til, at vi var ved at forstå grundlaget for alt stof i universet.

Men i 1933 begyndte en schweizisk astronom ved navn Fritz Zwicky at argumentere for, at det meste af universet måtte være lavet af noget helt andet.

Zwicky talte alt det materiale, han kunne observere i grupper af galakser, op. Han fandt ud af, at der ikke var nok stof til at kunne forklare tyngdekraften, der holdt dem sammen.

Det var en skør teoretiker, der ikke kunne få sine kræfter til at passe sammen

De galakser, som Zwicky observerede, snurrede også så hurtigt, at de burde have kastet sig af sted og spredt sig i alle hjørner af universet, siger Richard Massey fra Durham University i Storbritannien. Hver enkelt galakse var som en karrusel, der snurrer for hurtigt: alle ryttere ville blive kastet af.

Zwicky indså, at der måtte være noget andet der, som han ikke direkte kunne observere, men som havde en tilstrækkelig stærk tyngdekraft til at holde det hele sammen. Han sagde, at denne ukendte form for stof var “mørkt”.

På det tidspunkt blev han betragtet som excentrisk, og hans teorier blev ikke taget alvorligt. “Det var en skør teoretiker, der ikke kunne få sine kræfter til at passe sammen, og derfor opfandt han en helt ny form for stof,” siger Massey.

Zwickys arbejde blev stort set glemt indtil 1970’erne, hvor astronomen Vera Rubin opdagede, at nærliggende galakser ikke snurrede på den rigtige måde.

Noget må have været der for at holde disse stjerner fra at flyve væk

I vores solsystem gælder en simpel regel. Jo længere en planet er fra Solen, jo svagere er tyngdekraftens greb. Som følge heraf vil denne planet bevæge sig langsommere og tage længere tid om at fuldføre et kredsløb.

Den samme logik burde gælde for stjerner, der kredser om centrum af en galakse. De stjerner, der er længst væk, burde bevæge sig langsomst, da tyngdekraftens greb bliver svagere.

I stedet fandt Rubin, at de stjerner, der er længst væk, bevæger sig lige så hurtigt som de nærliggende stjerner.

Der må have været noget, der har forhindret disse stjerner i at flyve væk. Zwicky havde alligevel været på rette spor.

Astronomerne mener nu, at mørkt stof har været afgørende for skabelsen af universet, som vi kender det.

Mørkt stof er som vinden: Vi kan ikke direkte se det, men vi ved, at det er der

For næsten 14 milliarder år siden, få øjeblikke efter Big Bang, begyndte universet at udvide sig hurtigt, og der begyndte at blive dannet klynger af galakser.

Universet udvidede sig imidlertid ikke så hurtigt, at alle disse galakser fløj væk i fjerne kroge. Det skyldes, at mørkt stof forankrer alting sammen, selv om det er usynligt.

I en vis forstand er mørkt stof som vinden: Vi kan ikke direkte se det, men vi ved, at det er der. Desuden er der meget af det: ca. 25 % af universet.

Det forvirrende er, at man nogle gange siger, at mørkt stof udgør ca. 80 % af alt stof i universet. Det skyldes, at kun 30 % af universet består af stof, og det meste af det er mørkt stof. Resten er energi.

I 1980’erne kom de første solide beviser for mørkt stof frem.

Mørkt stof er det skelet, som det almindelige stof hænger på.

For eksempel foretog et hold under ledelse af Marc Davis fra Harvard University i 1981 en af de første galaktiske kortlægninger. De indså, at galakserne ikke var arrangeret i et ensartet mønster. De er “ikke bare drysset rundt som glasur på en kage”, siger Carlos Frenk fra University of Durham i Storbritannien.

I stedet samles galakserne i store klynger, der hver især indeholder hundredtusindvis af galakser. Disse danner indviklede mønstre, der er kendt som det “kosmiske net”. Dette net er bundet sammen af mørkt stof.

Med andre ord er det mørke stof det skelet, som det almindelige stof hænger på, siger Carolin Crawford fra University of Cambridge i Storbritannien. “Vi ved, at det var nødvendigt, at det skulle være til stede i det tidlige univers. Det er afgørende at få det stof samlet i klynger, som så vil udvikle de strukturer, vi ser.”

Fundet af disse klynger skabte en sensation, siger Frenk. Davis, hans daværende chef, udfordrede ham til at finde ud af, hvorfor galakserne var arrangeret på denne måde.

Da Frenk begyndte sin søgen, opdagede han, at nogen påstod, at de havde været ham i forkøbet. I 1980 havde et russisk hold under ledelse af VA Lyubimov opstillet en mulig forklaring på mørkt stof. De foreslog, at den bestod af neutrinoer.

Vi fandt ud af, at et univers med varmt mørkt stof ikke lignede noget som helst af et rigtigt univers

Det gav en vis mening. Neutrinos er mørke, spøgelsesagtige partikler, der næsten ikke interagerer med noget andet. Forskerne foreslog, at den kombinerede masse af alle neutrinoer i universet kunne være forklaringen på den manglende masse.

Der var et problem. Neutrinos er “varmt mørkt stof”, hvilket betyder, at de er lette og derfor er i stand til at bevæge sig hurtigt. Da Frenk simulerede et kosmos fuld af varmt mørkt stof, fandt han ud af, at det ikke kunne fungere.

“Til vores store skuffelse fandt vi ud af, at et univers med varmt mørkt stof ikke lignede noget som helst af et rigtigt univers,” siger Frenk. “Det var kønt, men det var ikke et, som vi lever i. Der var denne enorme superklump af galakser, som vi vidste ikke eksisterede.”

Det mørke stof må i stedet være koldt og langsomt bevægende. Det næste skridt var at finde ud af, hvor dette kolde mørke stof befinder sig.

Og selv om vi ikke kan se det direkte, gør det mørke stof én ting for at afsløre sig selv. Den bøjer det lys, der passerer igennem den. Det er lidt ligesom når lyset skinner gennem en swimmingpool eller et matteret badeværelsesvindue.

Vi har i det mindste en grov idé om, hvor det mørke stof befinder sig

Effekten kaldes “gravitationel linsning”, og den kan bruges til at finde ud af, hvor skyerne af mørkt stof er

. Ved hjælp af denne teknik er forskerne ved at skabe kort over universets mørke stof.

I øjeblikket har de kun kortlagt en brøkdel. Men holdet bag et sådant projekt har ambitiøse mål, idet de håber at kunne kortlægge en ottendedel af vores univers, hvilket svarer til millioner af galakser. For at sætte det i sammenhæng med vores egen galakse, Mælkevejen, indeholder milliarder af stjerner og muligvis så mange som 100 milliarder planeter.

Foreløbig er disse kort for grove til at vise nogen detaljer. Det svarer til at sige, at man har en grundlæggende idé om kontinenterne på Jorden, men det, man virkelig er interesseret i, er formen på bjergene og søerne, siger Gary Prezeau fra Nasa’s Jet Propulsion Laboratory ved California Institute of Technology.

Så har vi i det mindste en grov idé om, hvor det mørke stof befinder sig. Men vi ved stadig ikke, hvad det er.

Der er blevet fremsat flere ideer, men lige nu er det mest populære forslag, at det mørke stof består af en ny slags partikel, som teorien forudsiger, men som aldrig er blevet opdaget. De kaldes WIMP’er: Weakly Interacting Massive Particles.

Begrebet “WIMP” er blot et slagord og kan omfatte mange forskellige typer partikler

WIMP’er er svage i enhver forstand, siger Anne Green fra University of Nottingham i Storbritannien. For det første vekselvirker de næppe med hinanden og slet ikke med normalt stof. Når du rammer en væg, kolliderer din hånd med den, men når en WIMP rammer en væg eller sig selv, vil den normalt passere lige igennem.

Den anden del af akronymet taler for sig selv. WIMP’er har en stor masse, selv om de ikke nødvendigvis er store. De kunne veje hundreder eller tusinder af gange mere end en proton, siger Green.

Sagen er den, at vi ikke ved det.

Begrebet “WIMP” er blot et slagord, og det kunne omfatte mange forskellige typer partikler, siger Massey. Hvad værre er, fordi de angiveligt er så spøgelsesagtige, er de ekstremt svære at opdage.

På dette tidspunkt kaster du måske armene i vejret af frustration. “Først besluttede de, at der er alt dette usynlige stof, og nu har de besluttet, at det er lavet af en ny slags stof, som de ikke kan opdage! Det her er fjollet.” Tja, du er ikke den første, der siger det.

Så langt tilbage som i 1983 har nogle fysikere argumenteret for, at mørkt stof slet ikke eksisterer. I stedet må tyngdeloven, som vi kender den, være forkert, og det er derfor, at galakserne opfører sig så mærkeligt. Denne idé kaldes MOND, en forkortelse for “Modified Newtonian Dynamics”.

Enhver, der ønsker at opfinde en ny teori om tyngdekraften, må gøre det bedre end Einstein

“Vi fortolker alle disse karruseller i universet, hvordan de suser rundt og bliver trukket rundt af tyngdekraften, under forudsætning af at vi ved, hvordan tyngdekraften fungerer,” siger Massey. “Måske har vi misforstået tyngdekraften og fejlfortolker beviserne.”

Problemet, siger Massey, er, at MOND-tilhængerne ikke har fundet et levedygtigt alternativ til mørkt stof: Deres idéer kan ikke forklare dataene. “Enhver, der ønsker at opfinde en ny teori om tyngdekraften, må gøre det bedre end Einstein og forklare alt det, han var i stand til at forklare, og også redegøre for det mørke stof.”

I 2006 udsendte NASA et spektakulært billede, som for mange forskere dræbte MOND for altid.

Billedet viser to enorme galaksehobe, der støder sammen. Da det meste af stoffet er tydeligt synligt i midten, er det her, man ville forvente, at der var mest tyngdekraft.

Der er tre forskellige måder at finde mørkt stof på

Men de ydre områder viser lys, der også bliver bøjet af tyngdekraften, hvilket antyder, at der er en anden form for stof i disse områder. Billedet blev hyldet som et direkte bevis for eksistensen af mørkt stof.

Hvis det er rigtigt, er vi tilbage, hvor vi var. Udfordringen er at finde mørkt stof, når vi ikke ved, hvad vi leder efter.

Det lyder måske værre end det gamle nål-i-en-høstak-problem, men faktisk er der tre forskellige måder at finde det på.

Den første måde er at observere mørkt stof i aktion i kosmos. Ved at overvåge, hvordan den opfører sig ved hjælp af de eksisterende “kort” over mørkt stof, kan astronomer måske opdage et lejlighedsvis nedbrud.

De har fundet et område i vores Mælkevejsgalakse, der ser ud til at gløde af gammastråler.

Dunkle stofpartikler passerer normalt gennem normalt stof. Men det store antal af dem betyder, at nogle af dem meget lejlighedsvis vil kollidere med atomkernen.

Når det sker, “sparker” det mørke stof til atomet, så det rekylerer tilbage som en billardkugle. Dette sammenstød skulle skabe gammastråler: ekstremt højenergilys. Ved disse sjældne lejligheder kan “mørkt stof skinne”, siger Frenk.

“Der findes direkte detektionseksperimenter, som leder efter disse atomrecoils,” siger Green.

I 2014 hævdede forskere ved hjælp af data fra NASA’s kraftfulde Fermi-teleskop at have opdaget gammastrålerne fra disse kollisioner. De fandt et område af vores Mælkevejsgalakse, der ser ud til at gløde med gammastråler, muligvis fra mørkt stof.

Mønstrene passer til teoretiske modeller, men juryen er stadig ikke klar over, om gammastrålerne virkelig stammer fra mørkt stof. De kunne også være kommet fra energirige stjerner kaldet pulsarer eller fra stjerner, der kollapser.

Selvom det mørke stof kolliderer med normalt stof, kan det mørke stof af og til støde ind i sig selv, og det kan man også se.

Man kan ikke tage fat i en sky af mørkt stof på størrelse med en galakse og lægge den under et mikroskop.

Masseys hold har for nylig overvåget galakser, der smadrer ind i hinanden. De forventede, at alt det mørke stof i galakserne ville passere lige igennem, men i stedet blev noget af det bremset, så det haltede efter den galakse, det hørte til.

Det tyder på, at det havde vekselvirket med andet mørkt stof. “Hvis den gjorde det, så er det det første bevis på, at den bekymrer sig bare en lille smule om resten af verden,” siger Massey.

Både disse metoder har en stor ulempe: Man kan ikke tage en sky af mørkt stof på størrelse med en galakse og lægge den under et mikroskop. De er for store og for langt væk.

Så en anden måde at opdage mørkt stof på ville være at skabe det først.

Fysikere håber at kunne gøre netop det ved hjælp af partikelkollisionsmaskiner som Large Hadron Collider (LHC) i Geneve i Schweiz.

LHC smadrer protoner sammen med hastigheder tæt på lysets hastighed. Disse kollisioner er kraftige nok til at splitte protonerne op i deres bestanddele. LHC studerer derefter disse subatomare rester.

Under disse kraftige kollisioner kan der meget vel blive opdaget nye partikler som WIMP’er, siger Malcolm Fairbairn fra Kings College London i Storbritannien.

“Hvis WIMP’er udgør det mørke stof, og vi opdager dem ved LHC, så har vi en god chance for at finde ud af, hvad det mørke stof i universet består af,” siger han.

Hvis mørkt stof imidlertid ikke ligner en WIMP, vil LHC ikke opdage det.

Forskerne venter på de sjældne tilfælde, hvor WIMP’er kolliderer med normalt stof

Der er en anden vanskelighed. Hvis LHC skaber noget mørkt stof, vil det faktisk ikke blive registreret på dets detektorer.

I stedet vil systemet måske finde en gruppe partikler, der bevæger sig i den ene retning, men intet i den anden retning, siger Fairbairn. Den eneste måde, det kunne ske på, er, hvis der var noget andet i bevægelse, som detektorerne ikke kunne opfange. “Det kunne i så fald være en mørk stofpartikel.”

Hvis dette også mislykkes, har fysikerne en tredje mulighed at falde tilbage på: at rejse dybt ned i jorden.

I gamle miner og inde i bjerge venter forskerne på de sjældne tilfælde, hvor WIMP’er kolliderer med normalt stof – den samme slags kollisioner, som Fermi-teleskopet måske har observeret i det dybe rum.

Billioner af mørke stofpartikler passerer gennem os hvert sekund. “De er på dit kontor, i dit værelse, overalt,” siger Frenk. “De passerer gennem jeres kroppe med en hastighed på milliarder i sekundet, og I mærker intet.”

Der har været nogle falske alarmer undervejs

I teorien burde vi være i stand til at spotte de små glimt af gammastråler fra disse kollisioner. Problemet er, at der også passerer masser af andre ting igennem, herunder stråling i form af kosmisk stråling, og det overdøver signalet fra det mørke stof.

Deraf de underjordiske eksperimenter: Klipperne ovenover blokerer det meste af strålingen, men lader det mørke stof passere.

Så vidt er de fleste fysikere enige i, at vi endnu ikke har set nogen overbevisende signaler fra disse detektorer. En artikel offentliggjort i august 2015 forklarer, at XENON100-detektoren i det italienske Gran Sasso National Laboratory ikke har kunnet finde noget.

Der har været nogle falske alarmer undervejs. Et andet hold fra det samme laboratorium, der anvender en anden detektor, har i årevis hævdet, at deres DAMA-eksperiment havde opdaget mørkt stof. De synes faktisk at have fundet noget, men de fleste fysikere siger, at det ikke er en WIMP.

En af disse detektorer, eller LHC, kan måske alligevel finde noget mørkt stof. Men det vil ikke være nok at finde det ét sted.

Det er en ydmygende påmindelse om, hvor langt vi stadig har at gå, før vi virkelig forstår vores univers

“I sidste ende bliver vi nødt til at opdage mørkt stof på mere end én måde for at være sikre på, at det, vi observerer i laboratoriet, er det samme stof, som flyver rundt i galakserne,” siger Fairbairn.

I øjeblikket er det meste af vores univers fortsat mørkt, og det er ikke klart, hvor længe det vil forblive sådan.

Nogle kosmologer, heriblandt Frenk, håber, at vi vil få nogle svar i løbet af det næste årti. Andre, som Green, er mindre fortrøstningsfulde. Hvis LHC ikke snart finder noget, siger hun, leder vi sandsynligvis efter det forkerte.

Det er over 80 år siden, at Zwicky første gang foreslog eksistensen af mørkt stof. I al den tid har vi ikke været i stand til at få fat i en prøve, eller til at fastlægge, hvad det er.

Det er en ydmygende påmindelse om, hvor langt vi stadig har at gå, før vi virkelig forstår vores univers. Vi kan forstå alle mulige ting, lige fra universets begyndelse til udviklingen af livet på Jorden. Men det meste af vores univers er stadig en sort boks, hvis hemmeligheder venter på at blive afsløret.

Melissa Hogenboom er BBC Earth’s feature writer, hun er @melissasuzanneh på twitter.

Følg BBC Earth på Facebook, Twitter og Instagram.