Universet udvider sig med en accelererende hastighed - eller gør det det?

Fem år siden, Nobelprisen i fysik blev tildelt tre astronomer for deres opdagelse, i slutningen af ​​1990'erne, at universet udvider sig i et accelererende tempo.

Deres konklusioner var baseret på analyse af Type Ia supernovaer - den spektakulære termonukleare eksplosion af døende stjerner - opfanget af Hubble-rumteleskopet og store jordbaserede teleskoper. Det førte til den udbredte accept af ideen om, at universet er domineret af et mystisk stof kaldet 'mørk energi', der driver denne accelererende ekspansion.

Nu, et hold af videnskabsmænd ledet af professor Subir Sarkar fra Oxford University's Department of Physics har sået tvivl om dette standard kosmologiske koncept. Gør brug af et stærkt øget datasæt - et katalog over 740 Type Ia supernovaer, mere end ti gange den oprindelige stikprøvestørrelse - forskerne har fundet ud af, at beviserne for acceleration kan være spinklere end tidligere antaget, hvor dataene stemmer overens med en konstant ekspansionshastighed.

Undersøgelsen er offentliggjort i Natur tidsskrift Videnskabelige rapporter .

Professor Sarkar, som også har en stilling på Niels Bohr Institutet i København, sagde:'Opdagelsen af ​​den accelererende udvidelse af universet vandt Nobelprisen, Gruber Cosmology Prize, og gennembrudsprisen i fundamental fysik. Det førte til den udbredte accept af ideen om, at universet er domineret af "mørk energi", der opfører sig som en kosmologisk konstant - dette er nu "standardmodellen" for kosmologi.

'Imidlertid, der eksisterer nu en meget større database over supernovaer, hvorpå man kan udføre strenge og detaljerede statistiske analyser. Vi analyserede det seneste katalog over 740 Type Ia supernovaer - over ti gange større end de originale prøver, som påstanden om opdagelse var baseret på - og fandt ud af, at beviserne for accelereret ekspansion er, højst, hvad fysikere kalder "3 sigma". Dette er langt fra den "5 sigma"-standard, der kræves for at hævde en opdagelse af fundamental betydning.

'Et analogt eksempel i denne sammenhæng ville være det nylige forslag til en ny partikel på 750 GeV baseret på data fra Large Hadron Collider på CERN. Det havde oprindeligt endnu større betydning - 3,9 og 3,4 sigma i december sidste år - og stimulerede over 500 teoretiske artikler. Imidlertid, det blev annonceret i august, at nye data viser, at betydningen er faldet til mindre end 1 sigma. Det var bare et statistisk udsving, og der er ingen sådan partikel.'

Der er andre tilgængelige data, der ser ud til at understøtte ideen om et accelererende univers, såsom information om den kosmiske mikrobølgebaggrund - Big Bangs svage efterglød - fra Planck-satellitten. Imidlertid, Professor Sarkar sagde:'Alle disse tests er indirekte, udført inden for rammerne af en antaget model, og den kosmiske mikrobølgebaggrund er ikke direkte påvirket af mørk energi. Rent faktisk, der er virkelig en subtil effekt, den sent integrerede Sachs-Wolfe effekt, men dette er ikke blevet opdaget overbevisende.

"Så det er meget muligt, at vi bliver vildledt, og at den tilsyneladende manifestation af mørk energi er en konsekvens af at analysere dataene i en oversimplificeret teoretisk model - en, der faktisk blev konstrueret i 1930'erne, længe før der var nogen reelle data. En mere sofistikeret teoretisk ramme, der tegner sig for iagttagelsen af, at universet ikke ligefrem er homogent, og at dets stofindhold muligvis ikke opfører sig som en ideel gas - to centrale antagelser om standardkosmologi - kan meget vel kunne redegøre for alle observationer uden at kræve mørk energi. Ja, vakuumenergi er noget, vi absolut ikke har nogen forståelse af i fundamental teori.'

Professor Sarkar tilføjede:"Naturligvis, meget arbejde vil være nødvendigt for at overbevise fysiksamfundet om dette, men vores arbejde tjener til at demonstrere, at en nøglesøjle i den kosmologiske standardmodel er ret rystende. Forhåbentlig vil dette motivere til bedre analyser af kosmologiske data, samt at inspirere teoretikere til at undersøge mere nuancerede kosmologiske modeller. Der vil blive gjort betydelige fremskridt, når European Extremely Large Telescope foretager observationer med en ultrafølsom "laserkam" for direkte at måle over en ti til 15-årig periode, om ekspansionshastigheden faktisk accelererer.'