2.884 supernovaer sætter antagelsen om konstant mørk energi på prøve

Mørk energi beskrives normalt i den gængse kosmologiske model som en uforanderlig størrelse: den såkaldte kosmologiske konstant. University of Queensland har nu samlet et katalog med 2.884 sandsynlige type Ia-supernovaer. Det vælter ikke den antagelse, men det føjer nye indicier til, at mørk energi kan ændre sig med den kosmiske tid. 2

Hvad har forskerne målt?

Type Ia-supernovaer kan bruges som kosmiske afstandsmarkører. Når astronomerne sammenholder supernovaens observerede lysstyrke med dens rødforskydning – altså hvor meget lyset er strakt, mens universet har udvidet sig – kan de rekonstruere udvidelseshistorien.

Forskerholdet samlede omkring 30 års astronomiske observationer i ét datasæt og genanalyserede historiske målinger med moderne metoder. Kataloget omfatter også data fra Dark Energy Survey fra 2024. 2

Det afgørende er ikke kun antallet af supernovaer, men at de er behandlet så ensartet som muligt. Målingerne skal blandt andet tage højde for kosmisk støv, egenskaber ved værtsgalakserne og gravitationslinser, som kan ændre den tilsyneladende lysstyrke – og dermed den beregnede afstand.

Hvad betyder det for den kosmologiske konstant?

Ifølge University of Queensland giver det samlede materiale mere støtte til muligheden for, at mørk energi varierer over tid i stedet for at være fast. Holdet understreger samtidig, at den nye afvigelse fra standardmodellen ikke peger i præcis samme retning som den første indikation i Dark Energy Survey-dataene fra 2024. 2

Derfor skal resultatet læses med væsentlige forbehold:

• Det er ikke et bevis for, at mørk energi udvikler sig.
• Ét observationsspor er ikke nok, heller ikke når datasættet er stort.
• Systematiske usikkerheder er afgørende, fordi små fejl i kalibrering eller modellering kan flytte et kosmologisk resultat.

Kort sagt udfordrer analysen tanken om, at konstant mørk energi er den eneste mulige forklaring. Den udelukker ikke modellen med en kosmologisk konstant.

Sammenhængen med DESI-resultaterne

Sammenligningen med Dark Energy Spectroscopic Instrument, DESI, er vigtig, fordi DESI undersøger universets udvidelse på en anden måde end supernovaer. Hvor supernovaer giver afstandsmålinger, kortlægger DESI galaksernes fordeling i stor skala og sporene af tidlige lydbølger i stof – de såkaldte baryon-akustiske svingninger.

Både DESI og det nye supernovakatalog peger mod det samme centrale spørgsmål: Passer en model med tidsvarierende mørk energi bedre til data end en uforanderlig kosmologisk konstant? Overensstemmelse mellem uafhængige metoder ville være langt stærkere end et resultat fra én enkelt teknik. Indtil videre er der tale om indicier, som kræver uafhængig bekræftelse.

Hvorfor ville foranderlig mørk energi være så vigtigt?

Hvis det bekræftes, at mørk energi ændrer sig, er den kosmologiske konstant ikke hele den fysiske forklaring på universets accelererende udvidelse. Det kan åbne for ny fysik, eksempelvis et dynamisk felt eller ændringer af gravitationsteorien.

Det er også relevant for et dybere teoretisk problem: Den observerede effekt af mørk energi er ekstremt lille sammenlignet med simple beregninger af vakuumenergien i kvantefeltteori. En dynamisk forklaring kan pege på nye veje i det problem. Den vil dog ikke i sig selv forene den generelle relativitetsteori med kvantemekanikken.

Hvad kan gøre indicierne stærkere?

Næste skridt er at gentage testen med større og bedre kalibrerede supernovaprøver, især ved relativt små kosmologiske afstande, hvor afstandsskalaen forankres. Samtidig bliver det afgørende, om resultatet stemmer overens med uafhængige målinger af universets geometri og væksten af kosmiske strukturer.

Fremtidige supernovaundersøgelser som DEBASS kan forbedre det nærliggende sammenligningsgrundlag og mindske kalibreringsusikkerheder. Store radioastronomiske anlæg kan desuden levere komplementære observationer af den variable himmel og den kosmiske struktur. Styrken ligger ikke i blot at gentage samme måling, men i at afprøve det samme kosmologiske spørgsmål ad flere veje.

Den afgørende test er konsistens: Hvis uafhængige datasæt, instrumenter og metoder ender med at pege på den samme tidslige variation, kan idéen om udviklende mørk energi gå fra interessant indikation til en alvorlig revision af kosmologien.