2 884 supernovaer setter konstant mørk energi på ny prøve

Mørk energi beskrives vanligvis i standardmodellen for kosmologi som en fast størrelse: den såkalte kosmologiske konstanten. Et nytt, samlet katalog fra University of Queensland med 2 884 sannsynlige type Ia-supernovaer velter ikke denne modellen. Men det gir flere indikasjoner på at mørk energi kan ha endret seg gjennom universets historie. 2

Hva har forskerne målt?

Type Ia-supernovaer er eksploderende hvite dverger som kan brukes som kosmiske avstandsmålere. Ved å sammenligne hvor lyse de ser ut med rødforskyvningen deres – et mål på hvor mye universets ekspansjon har strukket lyset – kan forskere rekonstruere hvordan ekspansjonen har utviklet seg.

Forskergruppen har samlet rundt 30 år med astronomiske observasjoner i ett datasett og analysert historiske målinger på nytt med moderne metoder. Katalogen inkluderer også data fra Dark Energy Survey fra 2024. 2

Det avgjørende er ikke bare antallet supernovaer, men at de er forsøkt behandlet innenfor samme analyseopplegg. Kosmologiske avstandsmålinger kan påvirkes av blant annet støv mellom galaksene, egenskaper ved vertsgalaksen og gravitasjonslinsing. Slike effekter kan få en supernova til å fremstå lysere eller svakere enn den egentlig er, og dermed forskyve den beregnede avstanden.

Ikke et bevis – men et tydeligere spørsmål

Ifølge University of Queensland gir det samordnede supernovautvalget mer støtte til muligheten for at mørk energi varierer med tiden, fremfor å være uforanderlig. Forskerne understreker samtidig at avviket fra standardmodellen ikke peker nøyaktig i samme retning som de første antydningene i Dark Energy Survey-dataene fra 2024. 2

Det gir god grunn til varsomhet:

• Dette er ikke et endelig bevis på at mørk energi utvikler seg.
• Én målemetode er ikke nok, selv når datamaterialet er stort.
• Systematiske usikkerheter betyr mye, fordi små feil i kalibrering eller modellering kan påvirke konklusjoner om universets utvikling.

Resultatet svekker med andre ord ikke nødvendigvis modellen med en kosmologisk konstant, men det gjør det vanskeligere å behandle den som den eneste mulige forklaringen.

Hvorfor DESI-resultatene er relevante

Sammenligningen med Dark Energy Spectroscopic Instrument, DESI, er interessant fordi DESI undersøker universets ekspansjon på en annen måte enn supernovaobservasjoner. Supernovaer gir avstandsmålinger, mens DESI kartlegger galaksenes storskalafordeling og spor etter tidlige lydbølger i materien – såkalte baryoniske akustiske oscillasjoner.

Både DESI og det nye supernovakataloget retter oppmerksomheten mot det samme spørsmålet: Passer en modell der mørk energi endrer seg over tid bedre til observasjonene enn en konstant kosmologisk konstant?

At ulike metoder skulle peke mot samme svar, ville være langt mer overbevisende enn ett enkelt resultat. Foreløpig er den nøkterne tolkningen at dette er indikasjoner som må prøves mot uavhengige datasett.

Derfor ville en endring være så viktig

Dersom mørk energi faktisk varierer med tiden, er den kosmologiske konstanten ikke hele forklaringen på hvorfor universets ekspansjon akselererer. Det kan åpne for ny fysikk, for eksempel et dynamisk felt eller endringer i vår forståelse av gravitasjon.

Det kan også gi nye innfallsvinkler til et dypere problem i fysikken: Den observerte effekten av mørk energi er ekstremt liten sammenlignet med enkle teoretiske anslag for vakuumenergi i kvantefeltteori. En dynamisk forklaring kunne bidra med nye ideer, men ville ikke i seg selv forene generell relativitetsteori med kvantemekanikken.

Hva må til for å styrke saken?

Neste steg er større og bedre kalibrerte utvalg av supernovaer, særlig ved relativt små kosmologiske avstander. Det er her avstandsskalaen som brukes videre ut i universet, får sitt fundament.

Prosjekter som DEBASS kan forbedre dette lokale referansepunktet og redusere kalibreringsusikkerheten. Store radioastronomiske anlegg kan dessuten gi komplementære observasjoner av den variable himmelen og den kosmiske strukturen.

Den avgjørende testen er konsistens: Dersom uavhengige data, instrumenter og metoder etter hvert finner den samme tidsutviklingen, kan hypotesen om en foranderlig mørk energi gå fra å være et spennende signal til å bli en alvorlig revisjon av standardbildet i kosmologien.