Mysteriet om universets udvidelse

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

For lidt over hundrede år siden vidste ingen på vores planet, at universet udvidede sig. Men på trods af alle de problemer og ulykker, som det tyvende århundrede bragte til menneskeheden, var det dette århundrede, der var præget af videnskabelige og teknologiske fremskridt. På utrolig kort tid har vi lært mere om verden og universet end nogensinde før.

Ideen om, at vores univers har udvidet sig i løbet af de sidste 13, 8 milliarder år, blev først foreslået af den belgiske fysiker Georges Lemaitre i 1927. To år senere var den amerikanske astronom Edwin Hubble i stand til at bekræfte denne hypotese. Han fandt ud af, at hver galakse bevæger sig væk fra os, og jo længere den er, jo hurtigere sker det. I dag er der mange måder, hvorpå forskere kan forstå, hvor hurtigt vores univers udvider sig i størrelse. Her er blot de tal, som forskerne får i gang med at måle, hver gang de viser sig at være anderledes. Men hvorfor?

Universets største mysterium

Som vi ved i dag, er der en tæt sammenhæng mellem afstanden til en galakse og hvor hurtigt den trækker sig tilbage. Så f.eks. en galakse i en afstand på 1 megaparsec fra vores planet (én megaparsec er omtrent lig med 3,3 millioner lysår) bevæger sig væk med en hastighed på 70 kilometer i sekundet. Og galaksen, der er lidt længere væk, i en afstand af to megaparsec, bevæger sig dobbelt så hurtigt (140 km/s).

Det er også interessant, at der i dag er to hovedtilgange til at bestemme universets alder, eller videnskabeligt set Hubble-konstanten. Forskellen mellem de to grupper er, at det ene sæt metoder ser på relativt tætte objekter i universet, mens det andet ser på meget fjerne. Men uanset hvilken metode forskerne bruger, er resultaterne forskellige hver gang. Det viser sig, at enten gør vi noget forkert, eller et sted langt væk i universet, sker der noget absolut ukendt.

I en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort på preprint-serveren airxiv.org, brugte astronomer, der studerede nærliggende galakser, en smart metode til at måle udvidelsen af universet, kaldet fluktuationer i overfladens lysstyrke. Det er et fancy navn, men det indeholder en idé, der faktisk er intuitiv.

Forestil dig, at du står i udkanten af en skov, lige foran et træ. Fordi du er meget tæt på, ser du kun ét træ i dit synsfelt. Men hvis du træder lidt tilbage, vil du se flere træer. Og jo længere du kommer, jo flere træer vil dukke op for dine øjne. Meget det samme sker med de galakser, som videnskabsmænd observerer med teleskoper, men meget mere kompliceret.

Hvordan kender du universets ekspansionshastighed?

For at få gode statistikker observerer astronomer galakser, der er ret tæt på Jorden, omkring 300 millioner lysår eller nærmere. Men når man observerer galakser, er det nødvendigt at tage højde for støv, baggrundsgalakser og stjernehobe, der kan ses på billeder taget med et teleskop.

Universet er dog snedigt. Siden 1990'erne har astronomer set, at meget fjerne eksploderende stjerner altid har været længere væk, end simple målinger skulle indikere. Dette fik dem til at tro, at universet nu udvider sig hurtigere end før, hvilket igen førte til opdagelsen af mørk energi - en mystisk kraft, der accelererer den universelle ekspansion.

Som forfatterne til det videnskabelige arbejde skriver, når vi ser på meget fjerne objekter, ser vi dem, som de var før i tiden, da universet var yngre. Hvis universets ekspansionshastighed dengang var anderledes (f.eks. 12-13,8 milliarder år siden) end den er nu (mindre end en milliard år siden), kan vi få to forskellige værdier for Hubble-konstanten. Eller måske udvider forskellige dele af universet sig med forskellige hastigheder?

Men hvis ekspansionshastigheden har ændret sig, så er vores univers' alder slet ikke, hvad vi tror (videnskabsmænd bruger universets ekspansionshastighed til at spore dets alder). Det betyder til gengæld, at universet har en anden størrelse, hvilket betyder, at den tid, det tager for noget at ske, også vil være anderledes.

Hvis du følger denne kæde af ræsonnementer, så viser det sig i sidste ende, at de fysiske processer, der fandt sted i det tidlige univers, fandt sted på forskellige tidspunkter. Det er også muligt, at andre processer var involveret, som påvirker ekspansionshastigheden. Generelt er der en form for rod. "Hvoraf det følger, at vi enten ikke forstår godt nok, hvordan universet opfører sig, eller også måler vi det forkert," bemærker forfatterne til undersøgelsen.

Under alle omstændigheder er Hubble-konstanten et meget omdiskuteret emne i det astronomiske samfund. Den nye undersøgelse har dog tilføjet endnu flere spørgsmål, så kampen mod usikkerhed bliver lang. En dag vil vores forståelse af kosmos selvfølgelig ændre sig. Men når det sker, bliver kosmologer nødt til at lede efter noget andet at skændes om. Hvad de helt sikkert vil gøre.