Annons

Varför krångla med mörk energi?

Publicerad:

2011-12-20

Fråga: Man tar till svårförklarliga fenomen som mörk energi och rymdkonstanter för att förklara att universum expanderar med accelererande hastighet. Men visst innebär en big bang med åtföljande inflation just en expansion med accelererande hastighet? Vad är det som motsäger att det inte är just den accelerationen som vi fortfarande ser?

Urban Janeld

Svar: Det som motsäger att universums expansion alltid har accelererat är faktiskt supernovamätningar liknande dem som belönades med årets Nobelpris i fysik. Dessa visar att universums expansionstakt minskade fram till för ungefär fem miljarder år sedan, för att sedan ta fart och plötsligt öka.

Precis som du skriver tror många kosmologer att universum, precis efter big bang, för nästan 14 miljarder år sedan, under bråkdelen av en sekund genomgick en kraftigt accelererad expansion, en inflation. Vi saknar dock fortfarande direkta observationer som visar att något sådant verkligen har inträffat.

Efter denna tänkbara inflation tyder flera olika mätningar på att universums expansionstakt minskade. Med dagens supernovamätningar kan vi studera hur universum expanderat under de senaste 9 miljarder åren. Dessa resultat visar hur universums expansionstakt först avtar för att sedan alltså öka.

Den pågående accelerationen skulle kunna förklaras av något slags okänd form av energi, ofta kallad ”mörk energi”, som motverkar gravitationen. Till skillnad från materia, klumpar denna energi inte ihop sig i planeter, stjärnor och galaxer, utan de senaste resultaten tyder snarare på att den har konstant densitet i både tid och rum.

Intressant nog innehöll Albert Einsteins ursprungliga kosmologiska modell faktiskt en term, den kosmologiska konstanten, med precis de egenskaperna. Einsteins motivering för den kosmologiska konstanten visade sig senare vara helt felaktig och han lär ha kallat den ”sitt livs största misstag”. Men nu är den alltså åter högaktuell, om än av helt andra skäl.

Även om en kosmologisk konstant skulle kunna förklara accelerationen och den mörka energin, har vi ännu ingen bra förklaring till varför det skulle finnas en sådan konstant. I det här sammanhanget är din fråga helt klart motiverad, och det är mycket möjligt att den tidiga inflationen och den acceleration som vi ser i dag är besläktade, även om vi ännu inte har en bra teori för hur.

Avslutningsvis kan det sägas att universums acceleration är en av de största gåtorna som fysiken har ställts inför de senaste hundra åren, och det är många som tror att lösningen slutligen kommer att leda till en lika stor revolution som kvantfysiken och relativitetsteorin gjorde i början av 1900-talet.

Rahman Amanullah, forskare i observationell astrofysik och kosmologi vid Stockholms universitet.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

7

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
10 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Kommentarer

Hj Rahman.
Du nämner att inflationen och den ny upptäckta accelerationen skulle kunna vara nära besläcktade.
Om den kosmologiska-konstanten (K) som enligt många kosmologer måste ha ett mycket stort värde i inflatons-fasen orsakar en gigantisk impuls på rum-tiden och får den att expandera ca:10^28 gånger på en bråkdel av en sekund.Då rum-tiden nått denna storlek har K minskat till nästan noll. Kan det vara så att K är starkt kopplat till själva rum-tiden alltså en expansion. Då K är så liten tar den vanliga gravitationen över och börjar dra ihop kosmos igen. Gravitation är ju en acceleration till sin natur och är jämt homogent fördelad i rum-tiden.Så den acceleration som man upptäckt kan kanske vara denna gravitation som verkar "inåt" och ersätta den mystiska (mörka energin), som standard
modellen med alla sina fina resultat inte ens viskar om. I standard modellen finns inte gravitationen med som "medlem" till de andra krafterna. Det är kanske här som det svåra att förstå vad denna så kallade acceleration kommer ifrån. En fri kopplad gravitation från övriga kraftbärare och partiklar i kosmos kan om man funderar lite förklara att den "mörka enerigin" kan kanske uteslutas och istället låta vår vanliga hederliga GRAVITATION få verka fritt i vårt fria och demokratiska Kosmos.
I ett kosmos som miskar istället för att expandera finns faktiskt rödförskjutningen kvar mellan de avlägsna galaxerna. Rätta mig ifall jag har fel.
RR

Hej Rahman.
Jag glömmde bort att nämna , att om Gravitationen är repulsiv vid mycket små avstånd tex som vid inflatonsfasen ,skulle detta kunna vara den starka impulsen. Så den kosmologiska-konstanten , gravitationen och den"mörka energin" är nog en och samma sak.
Tror jag // RR

Alla bara pratar svepande om, hur den här mätningen på supernovorna typ 1A gått till. Ingen (vad jag har läst och hört) har förklarat det hela i detalj..!? Alltså de objekt som man mäter på, är ju data som ofta är flera miljarder år gamla. Om man t.ex. mäter på en supernova på 10 miljarder ljusår bort, så kan man ju inte veta, om den (resterna av den) varken ökar sin acc. eller minskar sin acc. ...JUST NU ! Och hur tar man hänsyn till vår egen acc. JUST NU .. i förhållande till "gamla mätdata" från då mindre avlägsna objekt, än vad de är JUST NU (mer avlägsna i verkligheten)?
Det är ju inte konstigt, om man får snabbare och snabbare acc. ju närmare i tid man kommer big bang. Det var väl förmodligen då som allt expanderade som snabbast. Detaljerad förklaring efterfrågas !

Hej Bengt.
Kan det vara så här. Efter inflations fasen och då de första galaxerna bildats och innan den " vanliga gravitationen" tagit vid kanske de galaxerna visar en liten rest acceleration. Då Gravitationen fått Kosmos att
ett tag stå stilla "steady state" är accelerationen noll. Sedan börjar pga gravitationen kosmos "falla inåt" fallet
inåt är lika med en acceleration en kontraktion inåt. Det är väl denna"" expansion"" inåt som man tolkar som att
verka utåt. Galaxernas uppmätta rödförskjutningar finns där trots kontraktionen inåt. Mäter man långt tillbaka i tiden får man en liten acceleration och mäter man nästan' just nu' får man ochså en liten acceleration. Med
bibehållen rödförskjutning i bägge fallen.
Rätta mig igen RR

Det realistiskt "påtagliga" beviset för universums fortsatta accelererande expansion synes vara röd-förskjutningen i strålgången från avlägsna galaxer och som säges bero på att vågorna når oss med fördröjd verkan på grund av avståndsökningen. Enligt gällande EM-teori har fortplantningsmediets dielektricitetskonstant och magnetiska permeabilitet en fördröjande inverkan på strålgång i allmänhet.
Varför betrörs aldrig detta faktum som en eventuell orsaksandel i rödförskjutningen, och varför ej ens berörs nämnda konstanter vid värderingen / tolkningen av rymdens egenskaper ?
BEjiEN

Hej Rahman, RR och Bengt !
Mycket intressanta tänkapå-synpunkter, speciellt explosion / implosion-tanken. Det synes förnuftigt, att även en observatör A inne i implosionen upplever denna som en explosion / expansion, eftersom materian i detta "universum" ses av A som om den rörde sig bortåt i alla riktningar. En observatör B utanför implosionen kan per definition säga, att A´s universum är slutet, eftersom B ser A´s gränser, dvs.vet var implosionens verkan upphör, men måste samtidigt acceptera ett öppet universum, ty B ser ej några ytterligare gränser. Här leds man till en fantasibetonad matematisk lek. Om man kunde uppskatta divergensen för en lämplig informationsvariabel i förhållande till en sluten yta inne i det imploderande rummet, kan man vänta sig att den är noll om universum är slutet. För en sluten yta som inkluderar även det imploderande rummet, måste väl då divergensen vara skild från noll, och då är universum öppet. Att bara, enligt min vetskap, ty sig enbart till ljusets rödförskjutning som bevis för expansionen, kan ej anses övertygande med tanke på de gigantiska avstånd i rum och tid som ljuset måste överbrygga i sin gång genom "rymdskrotet". I varje fall borde fortplantningsmediets inverkan ges samma preferens som andra spekulationer. Vilka är bristerna i mitt resonemang ?
BEjiEN

Hej
Om vårt universum tumlar runt skulle vi inte märka det, men det skulle existera en centriugalkraft och den kan vi kalla mörk energi om vi vill.
Hälsningar
Kjell Malm

Lägg till kommentar