Universet er fullt av mysterier. En av de største gåtene er mørk energi.

Dette er en form for energi som forskerne trenger for å få det de observerer i universet til å gå opp.

Kort forklart er det slik:

Universet vårt startet med et kjempesmell, i big bang. Fra et lite punkt begynte verdensrommet å utvide seg i alle retninger i voldsom fart. Og universet fortsetter å utvide seg den dag i dag. Galaksene suser utover, stadig lenger fra hverandre.

Men samtidig gjør tyngdekraften at alt stoffet i galaksene trekker på hverandre. Tidligere var forskerne overbevist om at dette fikk hastigheten på utvidelsen til å sakke opp med tida. Kanskje ville den til og med stoppe helt opp, om milliarder av år?

Men i 1998 kom en sjokkmelding i romforskningen:

Nye målinger viste at utvidelsen av universet slett ikke sakker ned. Tvert imot. Den skyter fart.

LES OGSÅ

Her ser Hubble en manet-galakse i all sin prakt

Mørk energi

Problemet er at ingenting kan akselerere uten at det er krefter med i spillet. Men vi kjenner ikke til noen kraft som trekker eller dytter i universet, slik at det utvider seg med stadig større fart.

Så hvorfor skjer det likevel?

Mange forskere tenker at det må skyldes en hittil ukjent type kraft, som de har kalt mørk energi. Dersom regnestykkene skal gå opp, må to tredeler av all energien i universet, være nettopp mørk energi.

Men hvor er den? Og hvordan virker den?

Det er her to nye studier entrer banen, med noe som ligner et svar.

Supermassive sorte hull

Forskerne mener altså at mørk energi kan være koblet til sorte hull. Denne konklusjonen stammer fra en litt underlig observasjon av supermassive sorte hull.

Disse sorte hullene har millioner eller milliarder ganger mer masse enn vår egen sol og finnes i midten av de fleste store galakser.

Supermassive sorte hull har ufattelig stor tyngdekraft. De vil sluke alt som befinner seg for nært, som gass eller stjerner, og dermed vokse seg enda mer massive. Men når alt materialet i nærheten er spist opp, begynner en passiv periode, der det sorte hullet ikke skal kunne bli noe særlig større.

I teorien.

Men de nye resultatene viser noe helt annet.

Ellipse-galakser

Duncan Farrah fra University of Hawaii og kollegaene hans har studert gigantiske ellipse-galakser.

Dette er enorme galakser som trolig er blitt til ved at andre galakser har krasjet sammen. Forskerne mener at denne typen stjernesamlinger ble dannet tidlig i universets historie og at de har vært inaktive svært lenge.

Det gir en mulighet til å studere hvordan de supermassive sorte hullene i disse galaksene utvikler seg over tid.

Dette er mulig fordi lyset bruker tid på å reise igjennom rommet. Når vi observerer en galakse som ligger millioner av lysår unna, ser vi dem slik de var for millioner av år siden. Jo lengre unna galaksen ligger, jo lenger tilbake i tida ser vi.

Ved å studere slike galakser på ulike avstander – og dermed altså ulike tidspunkter framover i universets utvikling – kan vi se hvordan de supermassive sorte hullene i en typisk ellipse-galakse utvikler seg.

Ble stadig større – uten noe å spise

Og det var altså slike observasjoner av galakser over ni milliarder år som ga det underlige resultatet:

I stedet for å holde seg ganske konstante, ble de sorte hullene bare mer og mer massive ettersom tida gikk. De vokste ti ganger så mye som man kunne forvente, ifølge forskerne.

Men hvordan kunne det skje, uten at de sorte hullene hadde noe materiale å sluke? Var forskerne på sporet av enda et mysterium i rommet?

Tvert imot, tror Farrah og kollegaene bak både denne og en annen studie. De mener observasjonen i stedet kan være en løsning – på spørsmålet om mørk energi.

Utviklingen i ellipse-galaksene stemmer nemlig ganske godt dersom sorte hull er lagd av mørk energi, argumenterer forskerne.

LES OGSÅ

Hvor er Halleys komet nå, og når kan vi se den igjen?

Vakuumenergi

Ideen er knyttet til vakuumenergi, en slags underliggende bakgrunnsenergi som finnes i hele verdensrommet og er knyttet til selve romtiden. Ifølge Einsteins relativitetsteori skaper vakuumenergi frastøtende gravitasjon.

Dette gjør den selvsagt til en mulig kandidat for mørk energi – altså nettopp noe som dytter universet fra hverandre i stadig større fart.

Ifølge en nyhetsartikkel i Science, forutsier Einsteins ligninger at vakuumenergi faktisk kan danne digre baller som vil se ut nøyaktig som sorte hull.

Kan det være slik at universets mørke energi ikke er spredt jevnt utover, men i stedet er samlet i supermassive sorte hull?

I så fall vil det ha en helt spesiell betydning for størrelsen på disse gigantiske sorte hullene, mener forskerne bak de nye studiene.

Koblet til romtiden

Vakuumenergien er koblet til selve romtiden. Det betyr at forandringer i universet vil påvirke et objekt lagd av vakuumenergi.

Jo mer verdensrommet utvider seg, jo større energi får de sorte hullene, selv om galaksen ellers er ganske uendret.

Du kan tenke på det litt som en gummistrikk, forklarer Kevin Croker fra University of Hawaii i en nyhetsmelding fra University of Michigan.

Når selve universet utvider seg, strekkes også strikken, slik at den får mer og mer energi.

Ifølge beregningene til Farrah, Croker og kollegaene, kan dette forklare den karakteristiske veksten i de supermassive sorte hullene i ellipse-galaksene.

Hvis dette virkelig stemmer, kan vi altså ha svaret på en av de dypeste gåtene i universet. Et kjempeskritt framover for kosmologien.

Men slett ikke alle tror oppdagelsene er av slike dimensjoner.

Skeptiske og avventende

Reaksjonen blant andre fysikere er blandet, skal vi tro uttalelser i ulike medier.

– Det er en rekke motargumenter og fakta som må forstås hvis denne påstanden skal leve mer enn noen få måneder, sier professor Vitor Cardoso Niels Bohr-instituttet i København til den britiske avisa The Gurardian.

Robert Wald fra University of Chicago, ekspert på relativitetsteorien, er ikke særlig optimistisk.

– Det de foreslår, gir ingen mening for meg, uttaler han til Science.

Andre mener ideen er interessant, men avventer mer forskning før de lar begeistringen slippe løs.

– Det er en solid og fornuftig forklaring på observasjonene, sier Andy Taylor ved University of Edinburgh til vitenskapsmagasinet New Scientist.

– Men vi må ta forbehold om at dette ikke er bygd på veletablerte teoretiske prinsipper, det er bygd på mer spekulative modeller.

Referanse:

D. Farrah, m. fl., Observational Evidence for Cosmological Coupling of Black Holes and its Implications for an Astrophysical Source of Dark Energy, The Astrophysical Journal Letters, februar 2023.

D. Farrah, m. fl., A Preferential Growth Channel for Supermassive Black Holes in Elliptical Galaxies at z ≲ 2, The Astrophysical Journal, februar 2023.

LES OGSÅ

James Webb-teleskopet lar oss se universet på en helt ny måte