Bildekreditt: ESA
Det var bare noen få år siden at astronomer ristet opp aktuelle modeller av universet med teorien om mørk energi; som sier at utvidelsen av universet faktisk akselererer. Ved å se på fjerne galakse klynger - opptil 10 milliarder lysår unna - fant ESA-astronomene at de inneholdt mer konsentrert materiale enn teorien om mørk energi ville forutsi. Hvis saken var så konsentrert, kan ikke universet være 70% mørk energi.
ESAs røntgenobservatorium, XMM-Newton, har returnert fristende nye data om universets natur. I en undersøkelse av fjerne galakser klynger har XMM-Newton funnet forundrende forskjeller mellom dagens galakser klynger og de som er til stede i universet for rundt syv tusen millioner år siden. Noen forskere hevder at dette kan tolkes til å bety at den ‘mørke energien’ som de fleste astronomer nå mener dominerer universet rett og slett ikke eksisterer?
Observasjoner av åtte fjerne galakser, hvis lengst ligger rundt 10 tusen millioner lysår unna, ble studert av en internasjonal gruppe astronomer ledet av David Lumb fra ESAs Space Research and Technology Center (ESTEC) i Nederland. De sammenlignet disse klyngene med de som ble funnet i det nærliggende universet. Denne studien ble utført som en del av det større XMM-Newton Omega-prosjektet, som undersøker tettheten av materie i universet under ledelse av Jim Bartlett fra College de France.
Klynger av galakser er vidunderlige røntgenstråler fordi de inneholder en stor mengde høgtemperaturgass. Denne gassen omgir galakser på samme måte som damp omgir mennesker i en badstue. Ved å måle mengden og energien til røntgenstråler fra en klynge, kan astronomer utarbeide både temperaturen på klyngassen og også massen til klyngen.
Teoretisk sett, i et univers hvor tettheten av materien er høy, ville klynger av galakser fortsette å vokse med tiden, og i gjennomsnitt bør de inneholde mer masse nå enn tidligere.
De fleste astronomer tror at vi lever i et univers med lav tetthet der et mystisk stoff kjent som ‘mørk energi’ står for 70% av innholdet i kosmos og derfor gjennomsyrer alt. I dette scenariet bør klynger av galakser slutte å vokse tidlig i universets historie og se tilnærmet ut skille fra de i dag.
I en artikkel som snart skal publiseres av det europeiske tidsskriftet Astronomy and Astrophysics, presenterer astronomer fra XMM-Newton Omega Project resultater som viser at klynger av galakser i det fjerne universet ikke er som i dag. De ser ut til å gi ut flere røntgenbilder enn i dag. Så tydelig har klynger av galakser endret utseende med tiden.
I et medfølgende papir bruker Alain Blanchard fra Laboratoire d’Astrophysique de l’Observatoire Midi-Pyr? Nes og teamet hans resultatene for å beregne hvordan overflod av galakse klynger endres med tiden. Blanchard sier: "Det var færre galakse-klynger i fortiden."
Et slikt resultat indikerer at universet må være et miljø med høy tetthet, i klar motsetning til ‘konkordansemodellen’, som postulerer et univers med opptil 70% mørk energi og en veldig lav tetthet av materie. Blanchard vet at denne konklusjonen vil være svært kontroversiell, og sier: "For å redegjøre for disse resultatene må du ha mye materie i universet, og som gir lite rom for mørk energi."
For å forene de nye XMM-Newton-observasjonene med konkordansemodellene, ville astronomer måtte innrømme et grunnleggende gap i kunnskapen deres om oppførselen til klyngene og muligens galaksene i dem. For eksempel vil galakser i de fjerne klyngene måtte injisere mer energi i den omkringliggende gassen enn det som for øyeblikket er forstått. Denne prosessen bør deretter gradvis avta etter hvert som klyngen og galaksene i den blir eldre.
Uansett hvilken måte resultatene blir tolket, har XMM-Newton gitt astronomer en ny innsikt i universet og et nytt mysterium å pusle over. Når det gjelder muligheten for at XMM-Newton-resultatene rett og slett er gale, er de i ferd med å bli bekreftet av andre røntgenobservasjoner. Skulle disse gi samme svar, kan det hende vi må tenke nytt om vår forståelse av universet.
Universets innhold
Innholdet i universet er antatt å bestå av tre typer stoffer: normal materie, mørk materie og mørk energi. Normal materie består av atomene som utgjør stjerner, planeter, mennesker og alle andre synlige gjenstander i universet. Så ydmykende som det høres ut, utgjør normal sak nesten en liten andel av universet, et sted mellom 1% og 10%.
Jo flere astronomer observerte universet, desto mer materiell trengte de å finne for å forklare det hele. Denne saken kunne imidlertid ikke være laget av normale atomer, ellers ville det være flere stjerner og galakser å se. I stedet myntet de begrepet mørk materie for dette særegne stoffet nettopp fordi det slipper unna vår oppdagelse. Samtidig begynte fysikere som prøvde å styrke forståelsen av naturkreftene å tro at nye og eksotiske partikler av materie må være rikelig i universet. Disse vil nesten aldri samhandle med normal materie, og mange tror nå at disse partiklene er den mørke saken. På det nåværende tidspunkt, selv om mange eksperimenter pågår for å oppdage partikler av mørk materie, har ingen vært vellykket. Likevel tror astronomer fortsatt at et sted mellom 30% og 99% av universet kan bestå av mørk materie.
Mørk energi er det siste tilskuddet til innholdet i universet. Opprinnelig introduserte Albert Einstein ideen om en gjennomgripende ‘kosmisk energi’ før han visste at universet utvides. Det ekspanderende universet trengte ikke en ‘kosmologisk konstant’ slik Einstein hadde kalt sin energi. Imidlertid antydet observasjoner av eksplosive stjerner i det fjerne universet på 1990-tallet at universet ikke bare ekspanderte, men akselererte også. Den eneste måten å forklare dette på var å gjeninnføre Einsteins kosmiske energi i en litt forandret form, kalt mørk energi. Ingen vet hva den mørke energien kan være.
I den foreløpig populære ‘konkordansemodellen’ av universet, antas 70% av kosmos å være mørk energi, 25% mørk materie og 5% normal materie.
Originalkilde: ESA News Release
