Nya mätningar kan ge svar på gåtan om universums mörka energi.

Mörk energi

Redan för 75 år sedan upptäcktes det att universum inte enbart består av de planeter, stjärnor och galaxer som natthimlen avslöjar. Då förstod man att det krävs någon form av osynlig materia för att hålla ihop galaxerna, och sedan dess har en rad observationer pekat på att universum inte bara byggs upp av vanliga atomer.

Den stora revolutionen inom kosmologin har dock skett det senaste decenniet då astronomer gjort en rad stora framsteg med att kartlägga universum och förstå dess utveckling från den stora smällen fram till idag. Nyckeln till dessa framgångar var utvecklingen av CCD-kameran som belönades med 2009 års Nobelpris i fysik. Den kanske mest häpnansväckande upptäckten var att universums expansion inte bromsas upp, till skillnad från vad forskarna tidigare trott. Istället tycks expansionen accelerera vilket leder till att galaxerna avlägsnar sig ifrån varandra i allt snabbare takt. Orsaken till detta är att universum domineras av en tidigare okänd form av energi, mörk energi, en slags antigravitation som driver på universums expansion. Även i gruppen bakom denna upptäckt ingick forskare från Stockholms universitet.

De nya mätningarna

Det internationella forskarlaget Supernova Cosmology Project har nu presenterat nya mätningar av den mörka energin och dess egenskaper. Studien genomfördes med rymdteleskopet Hubble och leddes av Dr. Rahman Amanullah från Oskar Klein Center vid Stockholms universitet. Frågan forskarna försöker besvara är om, och i så fall hur, den mörka energin förändras med tiden. Ett svar på den frågan kan bidra till en teoretisk förklaring av den mörka energin.

Med hjälp av Hubble-teleskopet har gruppen studerat avlägsna supernovor. Dessa är exploderande stjärnor som lyser mycket starkt och därför kan observeras över stora avstånd. Supernovorna fungerar som fyrtorn och genom att mäta deras ljusstyrka kan avståndet till dem bestämmas. Ju längre bort forskarna observerar, desto längre bak i tiden skådar de även. Den mest avlägsna supernovan de hittade låg över 8 miljarder ljusår bort och exploderade således 3,5 miljarder år innan solsystemet och jorden bildades.

Genom att mäta avståndet till supernovor vid olika tidpunkter i universums historia går det att kartlägga universums expansion fram till idag. I och med att expansionen till viss del styrs av den mörka energin går det därför i förlängningen även att bestämma hur denna utvecklats med tiden. De nya resultaten pekar på att både densiteten och egenskaperna för den mörka energin inom ramen för mätnoggrannheten inte förändras med tiden. Detta är exakt vad man förväntar sig för den så kallade kosmologiska konstanten.

Den kosmologiska konstanten infördes ursprungligen av Albert Einstein när han baserat på sin allmänna relativitetsteori formulerade en modell för ett statiskt universum. Den kosmologiska konstanten var tänkt att balansera tyngdkraften mellan galaxerna som annars skulle tvinga universum att kollapsa. Upptäckten av universums expansion visade emellertid att universum inte är statiskt och Einstein lär då ha avfärdat den kosmologiska konstanten som sitt ”största misstag”.

Man ska dock komma ihåg att en kosmologisk konstant är bara något som man ad hoc kan införa för att det inte finns något i Einstein’s ekvationer som förbjuder det. Det finns å andra sidan ingen grundläggande teori som vare sig motiverar den eller kopplar ihop den med vår övriga förståelse av naturlagarna. Med andra ord, även om en kosmologisk konstant kan förklara supernovamätningarna, så finns det inget svar på varför den gör det.

Pressmeddelanden och publikationer

Pressmedelande från Stockholms universitet http://www.su.se/pub/jsp/polopoly.jsp?d=426&a=78057

Originalpublikationen och mer bakgrundsinformation finns på http://supernova.lbl.gov/Union

 

Kontaktinformation

Dr. Rahman Amanullah, Oskar Klein Center, Stockholms universitet, tfn: 08-5573 8661, 0704-88 33 35