Annons

I den här galaxen, UGC 9391, finns ett antal cepheider – stjärnor som pulserar på ett sätt som hänger ihop med deras absoluta ljusstyrka. De fungerar som standardljus.

Bild: 
NASA, ESA and A. Riess (STScI / JHU)

Hur fort växer universum egentligen?

Hubbleparametern avslöjar hur snabbt universum expanderar. Men olika mätningar ger helt skilda värden. Nu utvecklas nya mätmetoder.

Annons

Publicerad:

2021-01-21

Ju längre bort från oss en galax befinner sig, desto snabbare rör den sig bort från oss. Sambandet kvantifieras med hjälp av ett tal som kallas Hubbleparametern. Dess värde har ändrats genom universums historia, så för att kunna jämföra brukar kosmologerna precisera att det värde de anger är Hubbleparameterns storlek i vår tid, H0. Det finns två huvudsakliga sätt att få fram den här parametern men problemet är att de inte ger samma resultat.

Den ena metoden kan förstås genom att tänka sig att man tittar på en linjal genom en kikare. Eftersom man känner till linjalens längd kan man använda den för att avgöra hur stora sakerna runt omkring den är. Sådana standardlinjaler finns i mönstren av hur materia fördelas i universum. Mätningar med den här metoden ger Hubbleparametern ett värde på 68 kilometer per sekund per miljon parsek avstånd från oss (en parsek är 3,26 ljusår). Det är den här typen av mätning som görs med galaxkartan från SDSS.

Mäter styrkan på ljusskenet

Den andra metoden kan jämföras med att ställa upp tärnor från ett luciatåg med identiska ljus på olika avstånd, och avgöra hur långt bort de är genom att mäta hur starkt ljusskenet ser ut. Forskarna mäter supernovor och jämför hur ljusstark en är jämfört med nästa, och så bygger de en avståndsstege med utgångspunkt från våra närmaste galaxer som vi vet avståndet till. Mätt på detta sätt blir värdet 74 kilometer per sekund per miljon parsek.

Om värdena hade stora osäkerheter skulle den första tanken vara att resultaten överlappar och bättre mätningar skulle föra dem närmare varandra. Men i stället har det blivit tvärtom. De allt bättre framräknade värdena har glidit isär så att de inte längre stämmer överens.

– Det är förbryllande, säger kosmologen Ariel Goobar, professor vid Stockholms universitet.

Alla nya analyser verkar bara cementera de två olika värdena, och få dem att stämma sämre med varandra. Det finns flera möjliga förklaringar.

– En av de mer spännande är att det kan ha funnits ytterligare en form av mörk energi, som injicerade energi i expansionen precis efter att den kosmiska bakgrundsstrålningen uppstod, säger astrofysikern Martin Rey vid Lunds universitet.

Ariel Goobar påpekar att en annan möjlighet är att någon av mätningarna helt enkelt är fel, eller i alla fall inte lika bra gjord som man har trott.

I de vanliga kosmologiska modellerna ingår också en del antaganden som skulle kunna gömma svaret på gåtan. Den kosmologiska principen säger till exempel att universum är ungefär likadant överallt. Somliga forskare har nu börjat diskutera möjligheten att vår del av universum kanske ändå inte är representativ. Om vi befinner oss på en plats där expansionen av någon anledning är avvikande, kan det förklara varför mätningar som tar sin utgångspunkt i vår närmaste omgivning ger andra svar än de som utgår från de mest avlägsna observationerna.

Trots att det finns flera hypoteser vet alltså ingen i dag vad glappet mellan mätningarna beror på. På bara några år har den allt tydligare skillnaden mellan dem seglat upp som ett av de mest omdiskuterade problemen inom kosmologin.

Så mäts universums expansion

De två metoder som hittills använts för att mäta universums expansion kallas standardljus och standardlinjal. De ger dock olika värden. Med hjälp av nya mätsätt hoppas kosmologerna kunna lösa gåtan.

Lösningen skulle kunna finnas i nya och oberoende metoder att mäta Hubbleparametern. Sådana metoder är under utveckling (se bildspelet ovan). Ett sätt är att använda gravitationslinser. Hittills ger dessa mätningar samma resultat som metoden att bygga en avståndsstege med standardljus. Ett annat sätt bygger på att fånga både ljus och gravitationsvågor från två kolliderande neutronstjärnor. Detta har än så länge bara lyckats en enda gång, och det kan ta tio år att få ihop tillräckligt många sådana mätningar.

Ny karta visar 11 miljarder år av universum

En ny tredimensionell karta ger den hittills mest detaljerade bilden av universum.

2021-01-21

Forskning & Framsteg berättar om fackgranskade forskningsresultat och om pågående forskning. Våra texter ska vara balanserade och trovärdiga, och sätta forskningsresultaten i sitt sammanhang för att göra dem begripliga. Forskning & Framsteg har rapporterat om vetenskap sedan 1966.

Lägg till kommentar