Astronomer har hittat bevis för att mörk energi kan utvecklas snarare än vara konstant, vilket utmanar Einsteins långvariga kosmologiska modell. En ny studie visar att modeller med tidsvarierande mörk energi passar observationsdata bättre, vilket potentiellt kan förändra vår förståelse av universums öde. Forskare från University of Chicago analyserade data från stora undersökningar för att stödja denna idé.
Mörk energi, som driver universums accelererande expansion och utgör cirka 70 procent av kosmos, har länge förklarats som en konstant egenskap hos tomt rum, liknande Einsteins kosmologiska konstant som föreslogs för över ett sekel sedan. Nya observationer leder dock till en omvärdering.
I fjol antydde data från Dark Energy Survey (DES) och Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) att mörk energi kan vara dynamisk. Detta byggde på tidigare intresse från 1990-talet, men robusta dataset som de från supernovor, baryonakustiska oscillationer och den kosmiska mikrovågsbakgrunden — insamlade av DES, DESI och Planck — visade avvikelser från den konstanta modellen. "Detta skulle vara vår första indikation på att mörk energi inte är den kosmologiska konstanten som Einstein introducerade för över 100 år sedan, utan ett nytt, dynamiskt fenomen", sa Josh Frieman, professor emeritus i astronomi och astrofysik vid University of Chicago.
I en studie publicerad i september i Physical Review D kombinerade Frieman och NASA Hubble Fellow Anowar Shajib data från DES, DESI, Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Time-Delay COSMOgraphy, Planck och Atacama Cosmology Telescope. Deras analys visade att modeller med utvecklande mörk energi, baserade på ultralätta axionpartiklar, passar observationerna bättre. Dessa axioner, förutsagda på 1970-talet för starka interaktioner och nu kandidater för mörk materia, skulle bete sig som mörk energi i en ultralätt form. Data indikerar att mörk energins densitet har minskat med cirka 10 procent under de senaste flera miljarder åren, och varit konstant tidigare i kosmisk historia innan den långsamt minskade.
Implikationerna är djupa. Som Shajib förklarade innebär utvecklande mörk energi att dess densitet förändras över tid, vilket potentiellt kan sakta ner universums acceleration. Deras modeller förutspår en "Big Freeze", där expansionen fortsätter men leder till ett kallt, mörkt universum, undvikande extremer som Big Rip eller Big Crunch.
Framtida undersökningar, inklusive DESI och Vera Rubin Observatory's Legacy Survey of Space and Time (LSST), kan bekräfta om mörk energi utvecklas. Frieman noterade spänningen: efter två decennier av data som stödjer konstanthet kan dessa hintar om förändring omforma grundläggande fysik.