Nya stöd för universums expansionsfas

Inflationsteorin säger att universum tidigt i sin ungdom oerhört snabbt expanderade (blåstes upp, därav det engelska namnet "inflation"). Det är sedan ett par decennier den etablerade teorin för universums tidiga utveckling, även om den ser annorlunda ut i många av sina detaljer nu jämfört med i sin barndom.

En av anledningarna till att så många tycker att inflationsteorin är attraktiv är att den förklarar varför universum är så homogent och lite krökt som det är. Det finns även mer esoteriska skäl, som att det finns så få magnetiska monopoler.

Ett principiellt problem med inflationsteorin har dock varit att den huvudsakligen förklarar varför universum ser ut som det gör. Det kan tyckas paradoxalt, men forskare är generellt mycket nöjdare om en teori kan förutsäga något som sedan visar sig stämma. Men nu verkar det som om inflationsteorin har gjort just det.

– Det värde som trillat ur mätningarna är den naturliga förväntningen från en enkel inflationsteori, säger Ulf Danielsson. Han är professor i teoretisk fysik vid Uppsala universitet, och förutom forskningen inom strängteori så har han skrivit en hel del populärvetenskap inom fysikområdet.

Universum i en spelkula

Det kan kanske tyckas märkligt att en professor i partikelfysik engagerar sig i kosmologi och universums skapelse, men faktum är att i sina yttersta gränser – det allra största, det allra minsta och de kortaste tiderna – så möter fysiken sig själv. Det är ännu så länge bara i de energier som släpptes lösa vid universums skapelse som man kan hitta spåren av de allra minsta partiklarna. Och forskarna behöver förstå de allra minsta partiklarna för att kunna få grepp om universums tidiga utveckling. Därför blir gränsen mellan kosmologi och partikelfysik allt suddigare.

Små ojämnheter

Och korta tider är det fråga om. De resultat som astronomerna nu fått från NASA:s WMAP-satellit rör vad som hände under universums första tusenmiljarddels sekund. Då expanderade universum under en miljondels miljarddel av en miljarddels sekund från storleken av en spelkula till i princip den storlek det har idag.

Den här snabba uppblåsningen gör som sagt universum väldigt homogent.

– Men forskarna förväntar sig att det ska finnas små små ojämnheter, en viss systematisk förändring som beror på hur universum förändrade sin expansion under inflationsfasen. Nu kan man se just detta, säger Ulf Danielsson.

De nya resultaten från WMAP beror bland annat på att man nu kunnat observera med ännu högre noggrannhet än satelliten tidigare förmått. På så sätt har forskarna kunnat komma åt data som man tidigare inte kommit åt. WMAP har nu också kunnat mäta polarisationen i bakgrundsstrålningen, mätningar som också ger stöd för inflationsscenariot.

Strängteorin kan ha lösningen

En av konsekvenserna av de nya resultaten är att det nu går att börja sålla bland olika inflationsmodeller.

– Själva grundidén för inflationen är enkel, säger Ulf Danielsson. Det fanns ett fält av potentiell energi som drev inflationen. Men beroende på hur fältet såg ut så skulle inflationen betett sig på olika sätt. Man kan också tänka sig att det var flera olika inflationsfält. Det är svårt att säga vad som är riktigt. Men med hjälp av dessa observationer så kan vi rensa lite.

Ett av problemen med inflationsteorierna är att man hittills inte lyckats foga ihop dem med annan fysik, som partikelfysiken. Men där kan den strängteori som Ulf Danielsson forskar på vara en väg ut ur snåren.

– Inom strängteori så går det att hitta naturliga kandidater för det här inflationsfältet.