Dansk forsker bag ny teori om universets udvidelse

En tidlig mørk energi kan have givet vores univers den helt store lottogevinst, så galakser og liv kunne udvikle sig, siger fysikprofessor Martin S. Sloth, som vækker international opsigt med ny teori om The Big Bang

Martin S. Sloth er professor, fil.dr. i fysik og medarbejder ved CP3 Origins, Syddansk Universitets forskningscenter for kosmologi og partikelfysik. Han forsker i The Big Bang og har sammen med en forskerkollega udviklet en teori om universets udvidelseshastighed, som fremhæves i et af fysikkens førende videnskabelige tidsskrifter. — Foto: Mikkel Møller Jørgensen.
Martin S. Sloth er professor, fil.dr. i fysik og medarbejder ved CP3 Origins, Syddansk Universitets forskningscenter for kosmologi og partikelfysik. Han forsker i The Big Bang og har sammen med en forskerkollega udviklet en teori om universets udvidelseshastighed, som fremhæves i et af fysikkens førende videnskabelige tidsskrifter. — Foto: Mikkel Møller Jørgensen.

Det siges ofte om hvert eneste menneske, at vi er de højst usandsynlige vindere af et lotteri, hvor millioner af sædceller konkurrerede om at nå først frem til ægget. Måske kan man tilsvarende sige om hele vores univers, at det er en mindst lige så usandsynlig lottovinder. Ét enkelt blandt millioner af universer, der er blevet dannet, hvor der på det helt rigtige tidspunkt har været præcis den rigtige mængde såkaldt mørk energi til, at universet ikke bare er gået til grunde igen efter The Big Bang, men at der akkurat her kunne dannes galakser, stjerner, planeter, liv — og mennesker.

Dette er de svimlende perspektiver, som knytter sig til en videnskabelig artikel, som professor i kosmologi og partikelfysik ved Syddansk Universitet Martin S. Sloth netop har fået publiceret i tidsskriftet Physical Review D. Letters, som udgives af American Physical Society. Artiklen er skrevet i samarbejde med postdoc Florian Niedermann og fremhæves som ”editor’s suggestion” i tidsskriftet, hvilket svarer til at komme på forsiden af avisen med den stærkeste nyhed.

”I forbindelse med forskningen i The Big Bang opererer man med to grundlæggende måder at måle Hubble-konstanten, som er et mål for universets udvidelseshastighed. Problemet er, at de kosmologiske data, videnskaben råder over, nu er så præcise, at vi kan se, at de to måder ikke stemmer helt overens. Vi foreslår, at hvis der var en ny type af mørk energi i det tidlige univers, kan dette forklare afvigelsen mellem de to metoder,” forklarer Martin S. Sloth.

Teorien om The Big Bang går ud på, at universet er opstået for 13,8 milliarder år siden som et lille, fortættet punkt, der lige siden har udvidet sig og undervejs dannet galakser og hele vores kendte verden. To af de grundlæggende beviser for teoriens rigtighed er samtidig de to måder, udvidelseshastigheden kan måles på.

Den ene metode til at måle Hubble-konstanten bygger på, at man ved at iagttage supernovaer, der opstår på stjernehimlen, kan måle, hvor meget de er rødforskudt, det vil sige, hvor hurtigt de fjerner sig fra Jorden.

Den anden metode bygger på målingen af den kosmiske mikrobølge-baggrundsstråling, som knytter an til et af de vigtigste øjeblikke i universets udvikling, som fandt sted 380.000 år efter The Big Bang, og hvor der blandt andet opstod lys i universet.

”Vi har prøvet at se på, om vi kunne forbedre de eksisterende modeller for at forklare, hvorfor de to metoder ikke helt stemmer overens. Der er tidligere forskere, som har foreslået en ekstra komponent af mørk energi, kaldet early dark energy, men deres modeller passede ikke så godt med data som vores. Vi har arbejdet videre med idéen og foreslår, at vi kalder denne ekstra komponent new early dark energy, siger Martin S. Sloth.

Ud over alt det stof i universet, som naturvidenskaben kan beskrive og opdele i grundstoffer, findes der også det, der betegnes som mørkt stof, som vi ikke ved, hvad er, og mørk energi, som er den kraft, der siden The Big Bang har fået universet til at udvide sig hurtigere.

Teorien er, at der i forbindelse med skabelsen af lys og kosmisk mikrobølge-baggrundsstråling 380.000 år senere også har fundet en faseovergang sted, hvor den særlige tidlige mørke energi er omdannet og forsvundet med den effekt, at universets udvidelseshastighed har forskudt sig, så den i dag er en smule højere, end den ellers ville være.

”Temperaturen i universet er faldet, og den tidlige mørke energi er derfor blevet omdannet, svarende til når vand fryser til is. Det er teoretisk velmotiveret og får de to eksisterende målemetoder til at passe sammen, så jeg har en følelse af, at vi er på rette spor,” siger Martin S. Sloth.

Han understreger, at teorien først skal stå sin prøve over tid, når hans selv og andre fysikere arbejder videre med at forstå, hvad der skete, da vores univers opstod.

”Men hvis det viser sig at være rigtigt, at mørk energi ikke er en konstant i vores univers, men kan gennemgå en faseovergang, har det væsentlige filosofiske aspekter. For eksempel kan det betyde, at universet meget let kunne have haft en anden og større energitæthed, som havde betydet, at der ikke blev dannet galakser, og at vi mennesker derfor heller ikke havde eksisteret,” siger han.

Dette fører frem til billedet med lottogevinsten i indledningen. Der er flere teorier om, hvad der ligger før og uden for vores kendte, 13,8 milliarder år gamle univers.

Én mulighed kunne være, at The Big Bang blev sat i gang af en guddommelig skaber, men et af naturvidenskabens bud er den såkaldte multivers-teori, som går ud på, at vores univers blot er ét blandt et ukendt antal universer, der hele tiden fødes og dør, men at netop dette univers, vi lever i, kan være noget særligt. Et univers, der er blevet til med de helt præcise forudsætninger, som har gjort, at der har kunnet dannes galakser, stjerner, kulstof og dermed mennesker efter det såkaldt antropiske princip, forklarer professoren:

”Måske er vores univers akkurat det ene lille hjørne blandt millioner af universer, hvor koncentrationen af mørk energi efter en række faseovergange akkurat har ramt det niveau, som gjorde, at universet ikke sprængtes, men at det tværtimod blev muligt for os at leve i det.”