Astronomer har et mørkt energiproblem. På den ene side har vi i årevis kendt, at universet ikke bare ekspanderer, men accelererer. Der ser ud til at være en mørk energi, der driver kosmisk ekspansion. På den anden side når vi måler kosmisk ekspansion på forskellige måder, får vi værdier, som ikke helt er enige. Nogle metoder klynger sig omkring en højere værdi for mørk energi, mens andre metoder klynger sig omkring en lavere værdi. På den gribende hånd er noget nødvendigt at give, hvis vi skal løse dette mysterium.
Det åbenlyse svar er, at nogle af de kosmiske ekspansionsmålinger skal være forkerte. Problemer med denne idé er, at disse målinger er meget robuste og er blevet testet flere gange. De er også relativt ens. I årevis var usikkerheden stor nok til, at de overlappede hinanden. Det er først i de sidste par år, da de er blevet mere præcise, at vi har set problemet. Mens nogle har hævdet, at mørk energi skulle fjernes, er det mere sandsynligt, at vi bare har brug for nogle mindre korrektioner af vores model.
En mulig korrektion kunne være at forfine vores forståelse af såkaldte standardlys. En måde at måle kosmisk ekspansion på er at bruge genstande med en kendt lysstyrke til at måle galaktiske afstande. Ved store galaktiske afstande gøres dette typisk af type Ia supernovaer. Disse kan forekomme, når en hvid dværg tæt kredser om en anden stjerne. Over tid kan den hvide dværg fange materiale fra sin ledsager, indtil den når en kritisk masse og eksploderer som en supernova. Da den kritiske masse altid er den samme, eksploderer disse supernovaer altid med den samme lysstyrke.
Men en ny undersøgelse af astrokemi antyder, at dette ikke altid er sandt. Forskellige typer supernovaer identificeres ved hjælp af spektrale linjer i deres lys. Type I-supernovaer viser ikke nogen tegn på brint i deres spektrum, mens Type II-supernovaer gør. Det sidstnævnte sker, når kernen i en stor stjerne kollapser ved slutningen af sin levetid. Type Ia er type I-supernovaer, der også har en spektral linje af ioniseret silicium. Silicium produceres, når den for det meste kulstof hvide dværg eksploderer.
I denne nye undersøgelse studerede teamet kosmisk mangan, og hvordan det har dannet sig over tid. Mangan produceres i begge typer supernovaer såvel som andre elementer som jern. Men hver type producerer et andet forhold mellem mangan og jern. Da holdet målte dette forhold over den kosmiske tid, fandt de, at det forblev ganske konstant. Dette er overraskende, da de kendte mængder af type I og Type II supernovaer antyder, at forholdet mellem mangan bør stige over tid.
Én måde denne uoverensstemmelse kan løses på er hvis type Ia-supernovaer er mere varierende, end vi tror. Den sædvanlige model antyder, at hvide dværge af type Ia eksploderer ved eller i nærheden af deres kritiske massegrænse, men andre modeller antyder, at de kunne gennemgå iscenesatte detoneringer. Disse kan være forårsaget, når en indledende ustabilitet skaber en stødbølge i stjernen, der udløser en eksplosion, inden den når kritisk masse. Eller sammenstødet mellem to hvide dværge kunne skabe en flerstegseksplosion, der ligner standard Type Ia-supernova.
For at det kosmiske mangan / jern-forhold skal forblive konstant over tid, er det nødvendigt med ca. tre fjerdedele af type Ia-supernovaer at være af disse andre sorter. Hvis det er sandt, er vores standardlys overhovedet ikke så standard, og målinger af mørk energi ved hjælp af denne metode kan være forkert.
Mens variationen i supernovaer er en mulighed, viser denne undersøgelse ikke, at supernova-målinger af mørk energi er forkert. Vi har brug for flere undersøgelser for at se, om denne foreslåede variation er korrekt.
Reference: Eitner, P., et al. ”Observationsmæssige begrænsninger for elementernes oprindelse. III. Den kemiske udvikling af mangan og jern. ”
