Nya supernovastudier ifrågasätter teorin om mörk energi

Två nya analyser som publicerats denna månad väcker nya frågor om en av den moderna kosmologins grundpelare: att en mystisk kraft kallad mörk energi får universums expansion att accelerera. Studierna kommer under en period av ökad osäkerhet kring den kosmologiska standardmodellen, som misslyckades med att få majoritetsstöd i den hittills största globala enkäten bland fysiker.

Ett universum som kan hålla på att bromsa in

En studie publicerad i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society av forskare vid Tata Institute of Fundamental Research i Mumbai och University of Oxford reanalyserade datamängden Pantheon+ med mer än 1 700 supernovor av typ Ia, samma klass av stjärnexplosioner som låg till grund för den nobelprisbelönade upptäckten av den kosmiska accelerationen i slutet av 1990-talet. Efter korrigeringar för åldern på de stjärnor som skapar explosionerna fann forskarlaget att data inte längre talade för ett accelererande universum. I stället pekade deras resultat mot ett kosmos vars expansion håller på att bromsa in.sciencedaily+2

"Det finns allt fler belägg för att ljusstyrkan hos supernovor av typ Ia beror på åldern hos stjärnorna de härrör från", sade professor Subir Sarkar vid Oxfords Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics. "Om man inte tar hänsyn till denna effekt kan det leda till den felaktiga slutsatsen att expansionstakten accelererar."sciencedaily

Forskarna fann också att den skenbara accelerationen varierar beroende på riktning, ett resultat som är svårt att förena med mörk energi, som borde verka jämnt över hela rymden.arxiv+1

En annan studie visar att mörk energi kan förändras

I ett annat arbete som publicerades förra veckan sammanställde ett forskarlag lett av Ryan Camilleri, doktorand vid University of Queensland, 2 884 supernovor av typ Ia till den mest omfattande datamängden i sitt slag, där historiska observationer kombinerades med data från Dark Energy Survey. I stället för att bekräfta att den mörka energin är fast och oföränderlig, vilket den kosmologiska standardmodellen förutsätter, fann analysen ytterligare tecken på att mörk energi kan variera över tid.sci+2

"I stället för att bekräfta den kosmologiska standardmodellen, som förutsätter att den mörka energin är konstant och oföränderlig, har vi nu fler belägg för att mörk energi kan förändras över tid", sade Camilleri. Upptäckten speglar resultat från Dark Energy Spectroscopic Instrument, som oberoende upptäckte tecken på tidsvarierande mörk energi.china.org.cn+1

Kosmologer är fortfarande oense

Alla forskare köper inte dessa slutsatser. En artikel publicerad i samma tidskriftsnummer som Sarkars studie, medförfattad av professor Maria Vincenzi i Oxford, hävdar att beläggen för kosmisk acceleration står sig starka även när hänsyn tas till de effekter som Sarkars lag identifierade. En separat analys i augusti invände också och drog slutsatsen att universum fortsätter att expandera i enlighet med nuvarande modeller.physics.ox+3

Debatten pågår mot en fond av bredare osäkerhet. Den största enkäten bland fysiker någonsin, ledd av Niayesh Afshordi vid Perimeter Institute och publicerad tidigare i år, visade att standardmodellen inte fick majoritetsstöd bland de svarande. Endast 51 % höll med om att det tidiga universum genomgick en inflation, och synen på mörk materia var splittrad över flera konkurrerande förklaringar.scitechdaily+1

Båda sidor blickar nu mot Rubin-observatoriets kartläggning Legacy Survey of Space and Time. Den kommer att mäta hundratusentals supernovor och kan bidra till att avgöra om universum verkligen accelererar, eller om en av kosmologins största upptäckter måste omprövas.sciencedaily