Einstein verkar ha haft rätt

Ända sedan astronomer för knappa tio år sedan upptäckte att universums expansionstakt faktiskt ökar, och inte minskar som man tidigare tagit för givet så har debattens vågor gått höga om vad det är som gör att universum beter sig annorlunda än man trott, vad denna "mörka energi" består av. Resultatet är i högsta grad intressant eftersom den mörka energin utgör 70 procent av universums innehåll. Nu har ett internationellt forskarteam där bland annat Jesper Sollerman vid Stockholm universitet ingår publicerat nya resultat som kan komma att rubba vågskålarna i debatten

Flera teorier

En av teorierna går ut på att universum är fyllt av ett dynamiskt fält som kan variera i tiden och i rummet, och alltså vara olika starkt på olika platser och vid olika tider, och som har fått namnet "kvintessens".

En annan teori är att gravitationen beter sig annorlunda på stora avstånd än Einsteins allmänna relativitetsteori beskriver. Man menar att det är en enorm extrapolering att anta att gravitationen skulle fungera på exakt samma sätt på skalor som mäter miljarder ljusår som på de i jämförelse mikroskopiska avstånd som vi mätt den på.

Den tredje av de mer spridda teorierna menar att Einstein faktiskt – om än något turligt – hade rätt, och att det är en kosmologisk konstant som pressar ut universum. Man kan säga att en kosmologisk konstant betyder att själva rymden har ett energiinnehåll. När universum expanderar och det blir mer rymd så blir det också mer energi. Detta gör att expansionstakten ökar, eftersom den gravitation som håller emot kommer från ett massainnehåll i universum som inte förändras med tiden.

Det finns också andra teorier som bygger på (ännu) mer exotiska företeelser som strängteori och membranuniversa.

Einsteins blunder

De nya resultat som Jesper Sollerman med kollegor nyligen publicerade stödjer den einsteinska kosmologiska konstanten. Einstein förde in den i sina ekvationer bland annat för att den allmänna relativitetsteorin skulle kunna förklara det som då var den rådande kosmologiska modellen – ett statiskt universum, som varken expanderade eller kontraherade.

Konstanten är givetvis matematiskt fullt korrekt, men den kunde mycket väl vara noll, och forskning har visat att ett universum som hålls statiskt av en kosmologisk konstant är instabilt. Kort efter att Einstein publicerade sin allmänna teori visade Edwin Hubble dessutom att universum faktiskt expanderade och inte var statiskt. Konstanten behövdes inte, och Einstein kallade den för sitt livs "största blunder".

Exploderande fyrbåkar

Upptäckten av att universum faktiskt expanderar allt snabbare utsågs av vetenskapstidningen Science till årets genombrott 1998.

Precis som de forskare som gjorde denna upptäckt har Jesper Sollerman och hans kollegor i det internationella ESSENCE-projektet studerat en särskild variant av exploderande stjärnor, så kallade supernovor typ Ia. De har den fördelen att de alla når en identisk ljusstyrka vid sitt maximum. De är därför utmärkta att använda som universums måttstockar.

– Vi har dock inom ramen för ESSENCE studerat ett mycket större antal supernovor än man hade år 1998, säger Jesper Sollerman. Dessa har vi hittat genom fyra års systematiskt letande från Chilenska Atacamaöknen.

I Atacamaöknen finns det Europeiska sydobservatoriet, ESO. Det är en sammanslutning av dryga dussinet europeiska länder, där bland annat Sverige ingår, och som driver tre observatorier med världsledande instrument.

– Dessutom har vi använt supernovor från andra forskarlag, samt ytterligare kompletterande observationer för att försöka få en så bra bild som möjligt av den mörka energin, fortsätter Jesper Sollerman.

Rymdteleskop nästa steg

När de sedan jämfört sina observationer med vad olika modeller för den mörka energin förutsäger visar vi att den allra enklaste modellen – Einsteins kosmologiska konstant – faktiskt är den som passar bäst.

– Mer precist visar vi att det inte finns någon observationellt stöd för de mer komplicerade modellerna för vad den mörka energin kan vara. Den enklaste modellen klarar sig lika bra.

Jesper Sollerman påpekar dock att ni naturligtvis fortfarande inte vara helt säkra på att det är just så universum fungerar.

– Men om så är fallet kommer expansionen att fortgå i allt snabbare takt för evigt.

Nästa riktigt stora steg i supernovakosmologin tror Jesper Sollerman kommer när det fått ett eget rymdteleskop för supernovastudier, som kan mäta långt fler supernovor med mycket bättre precision.

– Ett sådant planeras just nu, men det lär dröja några år innan det verkligen flyger.