Fjorårets nobelprisvinnere i fysikk fant i 1998 ut at universet utvider seg raskere og raskere. Men observasjoner av den kosmiske bakgrunnsstrålingen tyder på at det har utvidet seg med bittelitt forskjellig hastighet i ulike retninger.

Matematiker og astrofysiker Sigbjørn Hervik er blant de mange forskerne som forsøker å finne ut hvorfor.

Men først litt om hva som har skjedd i studiet av universet.

På begynnelsen av 1900-tallet revolusjonerte Albert Einstein vår oppfatning av kosmos. Men geniet ble misfornøyd da han oppdaget at ligningene i den generelle relativitetsteorien nødvendigvis måtte medføre at universet ekspanderer.

På den tiden antok han, og alle andre, at universet var statisk. Einstein la derfor inn en kosmologisk konstant som passet inn rent matematisk og ga mulighet for et statisk univers.

Einstein tok feil

Men i 1929 viste Edwin Hubble at Einstein tok feil i antagelsen om det statiske universet.

Den såkalte kosmiske rødforskyvningen, altså at lysets elektromagnetiske bølgelengde forskyves mot den røde enden av spekteret når avstanden til lyskilden øker, er bevis på at galakser vi observerer er på vei bort fra oss, og at universet ekspanderer.

Fjorårets nobelpris i fysikk var basert på tre forskeres observasjoner av fjerne supernovaer. Observasjonene aktualiserte matematiske teorier om at universet ekspanderer med stadig større hastighet.

Målingene i bakgrunnsstrålingen tyder likevel på at ekspansjonens hastighet ikke har vært den samme overalt. I noen retninger finnes et ørlite avvik fra den forventede forskyvningen.

Forskere over hele verden forsøker å finne ut hvorfor det er slik.

Matematisk modell

En av dem er altså professor Sigbjørn Hervik. For noen år siden studerte han en matematisk løsning på sammenhengen mellom to matematiske grener: geometri og gruppeteori.

Da fikk han en idé.

– Jeg jobbet med løsningen på et bestemt problem og tenkte at vi må prøve å se om løsningen kan overføres til modeller innen kosmologien. Det kunne den, forteller Hervik.

Akselererende univers

Den matematiske formelen han arbeider med kalles en homogen metrikk på en løsbar Lie-gruppe. Fra et kosmologisk synspunkt er det en mulig løsning på et anisotropt (det vil si fysisk ulikt i ulike retninger) akselererende univers.

Sammen med forskere både i Norge og utlandet har han til nå publisert fire vitenskapelige artikler om temaet.

Først måtte de undersøke om den aktuelle modellen ville oppføre seg på samme måte i mange ulike sammenhenger og ikke bare i Herviks ene tilfelle.

Svaret viste seg å være ja, under gitte betingelser.

Store spørsmål

Den foreløpig siste artikkelen undersøker om modellen kan brukes spesifikt på andre problemstillinger innen kosmologien. Også her var svaret ja. Denne artikkelen ble publisert i tidsskriftet Journal of High Energy Physics i fjor høst.

Neste steg blir å undersøke hvor generelle disse modellene er, og å prøve ut de observasjonelle virkningene av dem. Arbeidet er spennende for en matematiker.

– Dette dreier seg nær sagt om de største spørsmålene som fins: Hvordan kan vi forklare egenskapene til universet i dag?

Det er to måter å finne dette ut på: Vi kan foreta observasjoner, og vi kan undersøke hva teoriene forteller oss.

– Observasjoner og teorier legger føringer for hverandre. Alle teorier om universets ekspansjon må for eksempel testes mot den observerte bakgrunnsstrålingen, avslutter Hervik.