Nya mätningar kan ge svar på gåtan om universums mörka energi

Universum består till 72 procent av mörk energi. Denna gör att galaxerna i universum avlägsnar sig från varandra i allt snabbare takt. Det finns idag ingen förklaring till vad denna mörka energi är, men med nya resultat från en studie ledd av forskare från Oskar Klein Center vid Stockholms universitet har vi kommit ett steg närmare.

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 häpnadsväckande 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.

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.

- Den viktigaste frågan vi försöker besvara i dag är om, och i så fall hur, den mörka energin förändras med tiden. Ett svar på den frågan kan ge oss väsentliga byggstenar till en teoretisk förklaring av den mörka energin, säger Rahman Amanullah.

Med hjälp av Hubble-teleskopet har gruppen studerat avlägsna supernovor. Dessa är exploderande stjärnor som lyser mycket starkt och kan därför 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 inte förändras med tiden inom ramen för vår mätnoggrannhet. Det verkar trots allt som att Einsteins kosmologiska konstant bäst förklarar våra mätningar, säger professor Ariel Goobar vid Oskar Klein Center på Stockholms universitet.

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 även om en kosmologisk konstant kan förklara våra mätningar så har vi fortfarande ingen grundläggande teori som kopplar ihop den med vår övriga förståelse av naturlagarna. Vi är lite som små barn som pekar på en varmluftsballong och undrar vad det är som får korgen att sväva – vi har kommit fram till att det förmodligen kan vara ballongen, men vi vet fortfarande inte vad det är som får den att sväva, säger Rahman Amanullah.

Resultaten publiceras i the Astrophysical Journal.

Ytterligare information
Dr. Rahman Amanullah, Oskar Klein Center, Stockholms universitet, tfn 08-5573 8661, 0704-88 33 35, e-post rahman@fysik.su.se

Bild bifogas (fungerar för webb och för mindre bild i tryck). Observera att supernovan på bilden är inte med i arbetet forskarna publicerar.

Vid Stockholms universitet pågår utbildning och forskning på högsta nivå. Universitetet deltar i regionala, nationella och internationella samarbeten, i debatt och i samhällsutveckling. Här är mer än 50 000 studenter och 6 000 medarbetare verksamma inom humaniora, juridik, naturvetenskap, samhällsvetenskap och lärarutbildning i en miljö där öppna sinnen möts och utvecklas. www.su.se