Mörk energi är ett gåtfullt fenomen som agerar i motsats till gravitationen och är ansvarigt för att påskynda universums expansion. Även om mörk energi utgör upp till tre fjärdedelar av kosmos massa-energi har fysikerna i årtionden undvikit dess underliggande natur. Mörk energi har inga egentliga kopplingar till mörk materia, förutom att de delar ordet mörkt, vilket bara betyder att forskarna inte riktigt vet vad dessa saker är.
År 2023 sa forskare att de upptäckt bevis för att mörk energi skulle kunna förklaras av en typ av energi som lagras i svarta hål. Om det är sant skulle upptäckten innebära att våra nuvarande modeller av universum inte skulle behöva nya krafter eller fält utöver Einsteins uppfattning om gravitation för att förklara mörk energi. Uppföljningsfynd måste dock bekräfta fynden innan de kan accepteras av fysikerna som en förklaring till mörk energi.
Vem upptäckte mörk energi?
Insikten om att universum expanderar kan spåras tillbaka till den amerikanske astronomen Edwin Hubble, som 1929 noterade att ju längre bort en galax är från jorden, desto snabbare rör den sig bort från oss, enligt webbplatsen Hubble Space Telescope. Detta betyder inte att vår planet är universums centrum, utan snarare att allt i rymden rör sig bort från allt annat i en konstant takt.
Nästan 60 år efter Hubbles avslöjande gjorde forskarna en ny häpnadsväckande upptäckt. Forskare hade länge försökt att exakt mäta kosmiska avstånd genom att titta på ljuset från avlägsna stjärnor. I slutet av 1990-talet upptäckte två oberoende grupper efter att ha undersökt avlägsna supernovor att ljuset från stjärnornas explosioner är svagare än väntat. Detta tyder på att universum inte bara expanderar, utan också accelererar i sin expansion.
Detta fynd har gett fysiker anledning att klia sig i huvudet ända sedan dess, och upptäckarna fick Nobelpriset i fysik 2011.
Vad gör mörk energi?
Även om forskarna inte helt och hållet förstår den mörka energin har de använt sin kunskap om fenomenet för att konstruera modeller av universum som förklarar allt från Big Bang till dagens storskaliga struktur av galaxer. Vissa av dessa modeller förutspår att mörk energi kommer att slita sönder allt som existerar om miljarder år.
De ledande förklaringarna till mörk energi tyder på att det är en typ av uppdämd energi som finns i rymdtidens väv. "Den här enkla modellen fungerar mycket bra i praktiken och är ett enkelt tillägg till den kosmologiska modellen utan att man behöver ändra gravitationslagen", har Baojiu Li, matematisk fysiker vid Durham University i Storbritannien, tidigare sagt till Live Science. Men idén kommer med ett stort problem: Fysikerna förutspår att värdet på vakuumets energi bör vara 120 storleksordningar högre än vad kosmologerna observerar i mätningar, sade Li.
I februari 2023 använde forskare mätningar från gamla och vilande svarta hål för att visa att dessa kosmiska kolosser växer snabbare än beräknat. Resultaten tyder på att svarta hål innehåller en typ av vakuumenergi som är inneboende i rymdtiden och som kan förklara universums expansion, allt inom ramen för Einsteins relativitetsteori. Om fyndet håller i sig skulle det innebära att det inte behövs någon ny fysik för att förklara mörk energi. De publicerade sina resultat i två artiklar i The Astrophysical Journal och The Astrophysical Journal Letters.
En alternativ idé är att mörk energi är ytterligare en grundläggande kraft som ansluter sig till de fyra redan kända krafterna (gravitation, elektromagnetism samt den starka och den svaga kärnkraften). Men denna gissning förklarar inte varför vi människor inte märker denna extra kraft i vårt dagliga liv. Teoretiker har därför också byggt kreativa modeller som tyder på att denna mystiska kraft är dold på något sätt.
Det uppmätta värdet av mörk energi är för närvarande föremål för en intensiv debatt mellan rivaliserande grupper inom fysiken. Vissa forskare har mätt den mörka energins styrka med hjälp av den kosmiska mikrovågsbakgrunden, ett svagt eko av Big Bang, och har kommit fram till en uppskattning.
Men andra astronomer, som mäter den mörka energins styrka med hjälp av ljuset från avlägsna kosmiska objekt, har kommit fram till ett annat värde, och ingen har ännu kunnat förklara denna diskrepans. Vissa experter har föreslagit att den mörka energins styrka varierar med tiden, men förespråkarna för den idén har ännu inte lyckats övertyga en majoritet av sina kollegor om denna förklaring.
Ytterligare resurser:
- Läs mer om mörk energi från Swinburne University i Australien.
- Här är definitionen av mörk energi och mörk materia, från NASA Science.
- Se "Big Mysteries: Dark Energy", från Fermilab.
