Hoppa till huvudinnehåll

Välkommen till Kraftens mörka sida

Galaxgruppen Abell 1689
Galaxgruppen Abell 1689 har använts till att observera den mörka energins inverkan. Galaxgruppen Abell 1689 Bild: NASA, ESA, E. Jullo (JPL/LAM), P. Natarajan (Yale), J-P. Kneib (LAM) galaxer,Mörk energi

George Lucas är en profet. Stjärnornas krigs skapare talade om ”the Dark Side of the Force” mer än tjugo år innan fysikerna hakade på och förkunnade att mer än två tredjedelar av universum de facto består av ”kraftens mörka sida”, eller som de kallade det, mörk energi.

1998 meddelade en grupp fysiker under ledning av amerikanerna Saul Perlmutter och Adam Riess samt australiensaren Brian Schmidt att de till sin stora överraskning hade upptäckt att universum inte bara utvidgar sig – vilket vi visste sedan Edwin Hubbles dagar – utan att utvidgningen dessutom accelererar. Upptäckartrion belönades med Nobelpriset i fysik 2011.

Med andra ord, själva rymden expanderar, som en ballong som en okänd kraft blåser upp. Galaxer flyger isär från varandra med en allt större hastighet. Inte bara det, själva den tomma rymden utvidgas.

Det här innefattar också jorden och allting på den. Alla vi som har varit gifta ett tag och upplever att gapet i soffan mellan oss själva och partnern blir större, det är inte som vi inbillar oss, gapet vidgas helt på riktigt.

Men vad är det som får allting i universum att avlägsna sig från allt annat?

Schema över universums utvidgning sedan Big Bang.
Schema över universums utvidgning sedan Big Bang. Schema över universums utvidgning sedan Big Bang. Bild: NASA Mörk energi,Universum

Einsteins "största tabbe"

Albert Einstein var den första som förstod att den tomma rymden inte alls är tom. Någonting måste finnas där, menade Einstein, ett osynligt energifält som stretar emot och hindrar kosmos från att trilla in i sig självt, någonting som håller det stabilt.

Einsteins egen allmänna relativitetsteori tydde nämligen på att stabilitet inte fanns på agendan. Teorin lutade mot att tyngdkraften en vacker dag antingen kommer att ta ett nacktag på universum och få alltsammans att kollapsa, eller så börjar kosmos att utvidga sig. Ett scenario där allting förblir som det är ingick inte i modellerna.

Men det här kunde ju inte stämma, insåg Einstein, det strider mot vad vi kan se med våra egna ögon, vårt universum är ju statiskt! (Vilket man utgick från på den tiden.) Så han skrev in en asterisk i relativitetsteorin och kallade undantaget för den kosmologiska konstanten. För att anpassa teorin till att universum bevisligen inte äter upp sig självt.

Men sedan upptäckte som sagt Edwin Hubble (i slutet av 1920-talet) att universum inte alls är statiskt utan att det utvidgar sig. Einstein insåg då att han hade fel, eller snarare att han borde ha haft ett större förtroende för sin egen relativitetsteori, och kallade följaktligen den kosmologiska konstanten för ”sin största tabbe”.

Ibland har man rätt när man har fel

Sedan gick det trots allt som så att Einstein inte var helt och hållet ute och cyklade med sin ”största tabbe”. Det här som fysikerna numera kallar ”mörk energi” är ju på sätt och vis just det som Einstein avsåg med den kosmologiska konstanten.

Einstein hävdade som sagt att den tomma rymden genomsyras av ett fält av osynlig energi som knuffar emot när gravitationen försöker få allting att ramla in i sig självt. Och det är just exakt vad den mörka energin gör, även om den är lite starkare än Einstein tänkte sig. Vad den än är för någonting.

Etsning föreställande Albert Einstein.
Albert Einstein: "Min största blunder" Etsning föreställande Albert Einstein. Bild: Hermann Struck / Wikimedia Commons Albert Einstein,Allmänna relativitetsteorin

Faktum är att denna ”dark side of the force” behöver utgöra närmare sjuttio procent av universums totala massa för att den ska ha kraft nog att få hela universum att flyga isär med den accelereration som antas ha börjat för cirka fem miljarder år sedan och som inte visar något tecken på att mattas av.

Vi känner till fem procent av universum

Resten av universum så som den förhärskande modellen i Big Bang-kosmologin, den så kallade Lambda-CDM-modellen beskriver det, består sedan av:

• Cirka tjugosex procent mörk materia (som ingen heller riktigt vet vad det är).
• Knappa fem procent av kakan utgörs av baryonisk eller ”vanlig” materia, alltså det som stjärnorna, planeterna, du och stolen du sitter på består av.

Men det här att inte kunna förklara nittiofem procent av universum (eller låt oss säga sjuttio, för forskarna är lite mer hoppfulla när det gäller att förklara den mörka materian), det har länge irriterat vetenskapen något oerhört!

Jag bad för ett antal år sedan Kari Enqvist, som är professor i teoretisk fysik vid Helsingfors universitet, att förklara mörk energi så att mannen på gatan förstod det, och han log lite snett och konstaterade torrt att:

- Det går inte att förklara åt mannen på gatan eftersom det inte ens går att förklara för en fysiker, eftersom den mörka energin är ett totalt mysterium. Den är kosmologins största problem just nu. Vi vet helt enkelt inte vad den är, vi är faktiskt inte ens säkra på att den existerar.

Kari Enqvist: "Kan vi byta samtalsämne?" Bild: Wikimedia Commons kari enqvist

"Nej, den existerar inte!"

Kanske är det inte är så konstigt då att forskare världen över ivrigt hoppar på varenda chans att skriva ut den pinsamma mörka energin ur ekvationerna. Låt Einsteins tabbe vara en tabbe på riktigt, liksom.

Som nu det här senaste försöket som, om det visar sig hålla streck, skulle eliminera behovet av mörk energi (och i processen sopa bort sjuttio procent av universum).

Ett ungersk-amerikanskt forskarteam har på sistone kört avancerade datorsimulationer av universums utvidgning som tyder på att man kan förklara världsalltets expansion utan att behöva involvera hypotetisk mörk energi.

Dr. László Dobos, en av författarna till forskningsrapporten säger i ett pressmeddelande att våra nuvarande modeller av universums expansion bygger på föråldrade och otillräckliga beräkningar av Einsteins ekvationer som blir oerhört komplicerade när man använder dem till att beskriva universums utvidgning.

Forskare har under alla dessa år, arbetat utgående från en förenklad modell där smärre genvägar längs med beräkningarna i slutänden resulterar i stora avvikelser som sedan måste bortförklaras på något sätt, som att kalla det för ”mörk energi”, enligt Dobos och hans kolleger.

Mini-universum i universum

Den här senaste simulationen däremot, som resulterade i en modell som forskarna kallar Avera, tyder på att universum har en mycket mer dynamisk och heterogen struktur än de gamla beräkningarna utgår från. En som till exempel inte förutsätter att hela universum utvidgas i samma takt, det finns lokala skillnader.

Nyckeln till förståelsen av universums utvidgning, enligt Averamodellen, ligger i universums själva struktur, hur galaxgrupperna är sammanflätade i ett väldigt, skumliknande nätverk.

Galaxkluster i stor skala.
På den riktigt stora skalan bildar galaxgrupperna en skumliknande struktur. Galaxkluster i stor skala. Bild: Volker Springel/Max Planck Institute For Astrophysics/SPL galaxer,Universum

De här sammanflätade ”bubblorna” av galaxgrupper innesluter enorma områden av relativt tom rymd, och datorsimulationerna visar hur en sådan här uppbyggnad skulle leda till att olika delar av bygget utvidgas fortare än andra, lite som mini-universa inuti universum.

Också Averamodellen stämmer överens med observationerna som tyder på en utvidgning som i genomsnitt accelererar, men framför allt tycks den alltså förklara utvidgningen som en naturlig följd av galaxgrupperna skumliknande sammansättning, något som enligt László Dobos tidigare har sopats under den matematiska mattan.

Knappast sista ordet, men...

Och summan av den här kardemumman blir enligt Dobos och hans team en modell som fortfarande utgår från Einsteins allmänna relativitetsteori för att förklara universums utveckling, men som inte kräver någon hypotetisk mörk energi som orsak till accelerationen.

Nå, hur som helst så är det sista ordet långt ifrån sagt i den här diskussionen, men det vore ju inte så illa om Dobos med kolleger skulle visa sig ha rätt. Fysikerna kunde använda sin tid till vettigare saker i stället för att jaga den mörka energins spöke.

Och så skulle ju forskarna slippa att se så besvärade ut varje gång vi journalister ställer frågor om de där pinsamma två tredjedelarna av universum som de inte har någon som helst koll på.

Läs också

Vetenskap

Nyligen publicerat - Vetenskap