Billedkredit: ESA
Det var kun for få år siden, at astronomer ryste op nuværende modeller af universet med teorien om mørk energi; som siger, at udvidelsen af universet faktisk accelererer. Ved at se på fjerne galakse klynger - op til 10 milliarder lysår væk - fandt ESA-astronomerne, at de indeholdt mere koncentreret stof, end teorien om mørk energi ville forudsige. Hvis sagen var så koncentreret, kan universet ikke være 70% mørk energi.
ESAs røntgenobservatorium, XMM-Newton, har returneret fristende nye data om universets natur. I en undersøgelse af fjerne galakser, har XMM-Newton fundet forundrende forskelle mellem dagens galakser, og de, der findes i universet for omkring syv tusind millioner år siden. Nogle forskere hævder, at dette kan tolkes til at betyde, at den 'mørke energi', som de fleste astronomer nu mener dominerer universet, simpelthen ikke eksisterer?
Observationer af otte fjerne galakser, hvis længst ligger omkring 10 tusind millioner lysår væk, blev undersøgt af en international gruppe af astronomer ledet af David Lumb fra ESA's Space Research and Technology Center (ESTEC) i Holland. De sammenlignede disse klynger med dem, der findes i det nærliggende univers. Denne undersøgelse blev udført som en del af det større XMM-Newton Omega-projekt, der undersøger stoffets tæthed i universet under ledelse af Jim Bartlett fra College de France.
Klynger af galakser er vidunderlige udsendelser af røntgenstråler, fordi de indeholder en stor mængde gas ved høj temperatur. Denne gas omgiver galakser på samme måde som damp omgiver mennesker i en sauna. Ved at måle mængde og energi af røntgenstråler fra en klynge kan astronomer udarbejde både temperaturen på klyngassen og også klyngen.
Teoretisk set i et univers, hvor materialetætheden er stor, ville klynger af galakser fortsætte med at vokse med tiden, og derfor skulle det i gennemsnit indeholde mere masse nu end tidligere.
De fleste astronomer mener, at vi lever i et univers med lav tæthed, hvor et mystisk stof kendt som 'mørk energi' tegner sig for 70% af indholdet af kosmos og derfor gennemsyrer alt. I dette scenarie skulle klynger af galakser stoppe med at vokse tidligt i universets historie og se praktisk talt ikke at skelnes fra i dag.
I en artikel, der snart vil blive offentliggjort af det europæiske tidsskrift Astronomy and Astrophysics, præsenterer astronomer fra XMM-Newton Omega Project resultater, der viser, at klynger af galakser i det fjerne univers ikke er som i dag. De ser ud til at give flere røntgenbilleder end i dag. Så klart har klynger af galakser ændret deres udseende med tiden.
I et ledsagende papir bruger Alain Blanchard fra Laboratoire d’Astrophysique de l’Observatoire Midi-Pyr? Nes og hans team resultaterne til at beregne, hvordan overflod af galakse klynger ændrer sig med tiden. Blanchard siger: "Der var færre galakse klynger i fortiden."
Et sådant resultat indikerer, at universet skal være et miljø med høj tæthed i klar modsætning til 'konkordansemodellen', som postulerer et univers med op til 70% mørk energi og en meget lav massetæthed. Blanchard ved, at denne konklusion vil være meget kontroversiel, idet han siger, "For at redegøre for disse resultater skal du have en masse stof i universet, og det giver lidt plads til mørk energi."
For at forene de nye XMM-Newton-observationer med konkordansemodellerne ville astronomer være nødt til at indrømme et grundlæggende hul i deres viden om klyngenes opførsel og muligvis galakser inden i dem. For eksempel skulle galakser i de fjerne klynger indsprøjte mere energi i deres omgivende gas, end det for tiden er forstået. Denne proces skulle derefter gradvis aftage, når klyngen og galakserne i den bliver ældre.
Uanset hvilken måde resultaterne fortolkes, har XMM-Newton givet astronomer en ny indsigt i universet og et nyt mysterium at pusle over. Hvad angår muligheden for, at XMM-Newton-resultaterne simpelthen er forkerte, er de i færd med at blive bekræftet af andre røntgenobservationer. Hvis disse giver det samme svar, er vi muligvis nødt til at overveje vores forståelse af universet.
Universets indhold
Universets indhold anses vidt for at bestå af tre typer stoffer: normal stof, mørk stof og mørk energi. Normalt stof består af atomer, der udgør stjerner, planeter, mennesker og alle andre synlige genstande i universet. Så ydmyg som det lyder, udgør normal sag næsten helt sikkert en lille andel af universet, et sted mellem 1% og 10%.
Jo flere astronomer observerede universet, jo mere sag havde de brug for at finde for at forklare det hele. Denne sag kunne imidlertid ikke være fremstillet af normale atomer, ellers ville der være flere stjerner og galakser at se. I stedet for myntet de udtrykket mørkt stof for dette særegne stof netop fordi det slipper for vores opdagelse. På samme tid begyndte fysikere, der prøvede at styrke forståelsen af naturens kræfter, at tro, at nye og eksotiske partikler af stof skal være rigelige i universet. Disse ville næppe nogensinde interagere med normal stof, og mange mener nu, at disse partikler er den mørke stof. På nuværende tidspunkt, selvom mange eksperimenter er i gang for at detektere partikler med mørkt stof, har ingen været succesrige. Ikke desto mindre mener astronomer stadig, at et sted mellem 30% og 99% af universet kan bestå af mørkt stof.
Mørk energi er den seneste tilføjelse til universets indhold. Oprindeligt introducerede Albert Einstein ideen om en gennemgribende 'kosmisk energi', før han vidste, at universet ekspanderer. Det ekspanderende univers havde ikke brug for en 'kosmologisk konstant', som Einstein havde kaldt sin energi. I 1990'erne antydede observationer af eksploderende stjerner i det fjerne univers imidlertid, at universet ikke bare ekspanderede, men accelererede også. Den eneste måde at forklare dette på var at genindføre Einsteins kosmiske energi i en let ændret form, kaldet mørk energi. Ingen ved, hvad den mørke energi kan være.
I den aktuelt populære 'konkordansemodel' af universet antages 70% af kosmos at være mørk energi, 25% mørk stof og 5% normal stof.
Original kilde: ESA News Release
