Kan dette løse mysteriet om universets udvidelse?

Universet blev skabt ved et kæmpe knald; big bang for 13,8 mia. år siden, og derefter begyndte det at udvide sig. Udvidelsen foregår stadig. Universet bliver stadig strukket ud i alle retninger ligesom en ballon, der bliver pustet op.

Så langt er fysikerne enige, men der er noget, der ikke stemmer. Når man måler universets udvidelseshastighed på forskellige måder, får man nemlig ikke det samme resultat.

Så er der noget galt med måle-metoderne? Eller foregår der noget i universet, som fysikerne endnu ikke har opdaget og derfor ikke tager højde for?

Det kunne meget vel være det sidste, mener flere fysikere, bl.a. Martin S. Sloth, der er professor i kosmologi på SDU.

I en ny videnskabelig artikel foreslår han og SDU-kollegaen, postdoc Florian Niedermannn, eksistensen af en ny type mørk energi i universet. Hvis man tager den med i de forskellige beregninger af universets udvidelse, bliver resultaterne mere ens.

– En ny type mørk energi kan løse problemet med de modstridende beregninger, siger Martin S. Sloth.

Modstridende målinger

Når fysikere regner på universets udvidelseshastighed, bygger de på en antagelse om, at universet består af mørk energi, mørkt stof og almindeligt stof. Indtil for nylig har alle former for observationer passet med sådan en model for universets stofsammensætning, men det gør de ikke længere.

Der opstår modstridende resultater, når man kigger på de nyeste data fra målinger af supernovaer og den kosmiske mikrobølge-baggrundsstråling; de to metoder giver simpelthen forskellige resultater for udvidelseshastigheden.

– I vores model finder vi, at hvis der var en ny type af ekstra mørk energi i det tidlige univers, så vil det kunne forklare både baggrundsstrålingmålingerne og supernovamålingerne samtidigt og uden modstrid, siger Martin S. Sloth.

Fra en fase til en anden

– Vi mener, at i det tidlige univers befandt den mørke energi sig i en anden fase. Man kan sammenligne det lidt med at, når vand køles, så undergår det en fase-overgang til is med lavere massefylde, forklarer han og fortsætter:

– På samme måde undergår mørk energi i vores model en overgang til en ny fase med lavere energitæthed, hvorved den mørke energis effekt på universets udvidelse ændres.

I følge Martin S. Sloth og Florian Niedermanns beregninger kommer resultaterne til at passe, hvis man forestiller sig, at mørk energi altså undergik en faseovergang udløst af universets udvidelse.

En meget voldsom proces

– Det er en faseovergang, hvor der pludseligt opstår mange bobler af den nye fase, og når disse bobler udvider sig og kolliderer, er faseovergangen komplet. Det er på kosmisk skala en meget voldsom kvantemekanisk proces, forklarer Martin S. Sloth.

Vi kender i dag ca. 20 procent af det stof, som universet består af. Det er det stof, som du og jeg, planeter og galakser, består af. Universet består også af mørkt stof, som ingen ved hvad er.

Derudover findes der mørk energi i universet; det er den energi, der får universet til at udvide sig, og det udgør ca. 70 procent af universets energitæthed.

Arbejdet er støttet af Villum Fonden.

(Illustration: Adobe Stock)