15.05.20: Kanskje må et av kosmologiens viktigste grunnprinsipp revurderes. I mange tiår har forskningen på Universets opprinnelse og utvikling basert seg på forutsetningen om at Universet på stor skala er likt og oppfører seg likt overalt og i alle retninger. Men nå ser det ut til at dette prinsippet ikke stemmer med moderne observasjoner!

av Knut Jørgen Røed Ødegaard

Kartet viser hvor raskt Universet ekspanderer i ulike retninger basert på data fra tre røntgenobservatorier.
Foto: K. Migkas et al. 2020, CC BY-SA 3.0 IGO

Universets utvikling har de siste 20 årene blitt studert i fantastisk detalj ved hjelp av observatoriene WMAP og Plancksom har studert den kosmiske bakgrunnsstrålingen – «ekkoet» fra Big Bang.

Men utviklingen fra Big Bang og frem til våre dager, 13,8 milliarder år senere, studeres også med andre instrumenter og metoder. En ny undersøkelse gjort ved hjelp av røntgenteleskopene XMM-Newton (ESA), Chandra (NASA) og Rosat X-ray (Tyskland) tyder på at den såkalte isotropi-hypotesen kan være feil.

Det kosmologiske prinsipp hevder at Universet er homogent og isotropt på stor skala og til enhver tid. Dette betyr at Universet i det store og hele skal virke likt og ha like egenskaper i alle retninger. Det betyr ikke at vi finner eksakte kopier av f.eks. Andromedagalaksen uansett hvor vi kikker, men vi skal f.eks. finne omtrent like mange galakser innenfor et spesifikt, stort volum, det skal være lik fordeling mellom galaksetypene og Universet skal ekspandere like fort i alle retninger.

Bakgrunnsstrålingen ble sendt ut for 13,8 milliarder år siden, bare 380 000 år etter starten av Big Bang, og viser hvordan Universet var i disse tidlige fasene. Observasjoner viser at Universet den gangen ekspanderte hurtig og med samme hastighet i alle retninger, men i dagens univers kan dette se ut til ikke lenger å være tilfelle.

Romobservatoriet Planck har gitt oss det til nå mest detaljerte bildet av den kosmologiske bakgrunnsstrålingen. De røde og oransje flekkene er spirene til våre dagers galakser og galaksehoper.
Foto: ESA og Planck Collaboration

En gruppe tyske og amerikanske forskere har studert oppførselen til mer enn 800 galaksehoper som er tilstrekkelig nær oss til at de representerer forholdene slik de er i Universet «nå». Dersom isotropi-hypotesen var korrekt, komma skulle hopenes egenskaper være lik over hele himmelkulen. Gruppen benyttet rombaserte røntgenteleskop for å måle temperaturen til den ekstremt hete gassen som finnes mellom galaksene i hopene og sammenlignet denne med lysstyrken til hopene i synlig lys. Hoper med samme temperatur og omtrent samme avstand burde være like lyssterke, men forskningsgruppen fant at dette ikke er tilfelle.

De oppdaget at hoper med samme egenskaper, altså omtrent samme temperatur, var mindre lyssterke enn ventet i én himmelretning og mer lyssterke enn forventet i en annen retning. Forskjellen var hele 30 %. Forskjellene er tilfeldige, men følger et tydelig mønster som avhenger av retningen hvor de befinner seg.

Før gruppen konkluderte med at den aksepterte kosmologiske modellen bør endres, forsøkte de å finne alternative forklaringer på avvikene, men hittil har de ikke lykkes.

Frem til nå har man antatt at galaksehoper er fordelt relativt jevnt over himmelen og gjennom rommet.
Foto: ESA/XMM-Newton (X-rays); CFHT-LS (optical); XXL Survey

En ny måte å tenke på?

Dersom Universet virkelig er anisotropt (ulike fysiske egenskaper i forskjellige retninger), selv om det bare skulle ha vært det i noen milliarder år, vil det bety et enormt paradigmeskifte innen forskningen. Posisjonen til et objekt må til tilfelle tas hensyn til når forskerne analyserer observasjoner for å finne objektets egenskaper. I dag beregnes for eksempel avstanden til et fjernt objekt ved å måle hvor stor hastighet det har bort fra oss. Hubbles lov sier at hastigheten til objekter øker jo lenger unna de befinner seg – rett og slett fordi Universet ekspanderer. Dersom Universet ekspanderer i ulik hastighet i ulike retninger blir dette fort komplisert!

Forskergruppen spekulerer på om denne tilsynelatende ujevne ekspansjonen kan skyldes mørk energi som utgjør 69 % av alt i Universet. Vi vet fortsatt svært lite om mørk energi, bortsett fra at den ser ut til å akselerere Universets ekspansjon – Universet eser hurtigere i dag enn det gjorde for 5 milliarder år siden.

I 2022 skal ESAs Euclid-teleskop sendes ut i rommet for å fotografere mange milliarder galakser, granske Universets ekspansjon og akselerasjon og dessuten forsøke å gi oss mer kunnskap om mørk energi. På denne måten kan Euclid gi svar på om Universet virkelig har ujevn ekspansjon.

Klikk på “Liker” og få melding når nye saker legges ut!

MER INFORMASJON

Nyhetssak fra ESA

Flere saker om kosmologi

Flere saker om galakser

Flere saker om fysikk