Den hårfine balansen i mørk energi
Av Eric Hedin 13. august 2026. Oversatt herfra. {Bilde 1-4 er fremstilt ved google.gemini.com}

En av de mest bemerkelsesverdige bragdene i menneskehetens søken etter vitenskapelig forståelse, er vår suksess med å forstå opprinnelsen og den påfølgende utviklingen av hele det observerbare universet. Selv om mennesker har levd under "stjernehimmelen" helt siden vår tidligste begynnelse, forble en vitenskapelig forståelse av universet utenfor vår rekkevidde helt frem til forrige århundre.

Bilde 1. Hårfin balanse i mørk energi for litsstillatende univers

På 1920-tallet fikk astronomer tilgang til teknologiske fremskritt som gjorde det mulig å konstruere og bruke teleskoper med tilstrekkelig lyssamlende evne til å kunne skjelne fjerne galakser. Bevis for intelligent design knyttes også til muligheten for oppdagelse som vår "privilegerte" plassering i universets historie gir oss. Som Richards og Gonzalez skriver i *The Privileged Planet*-lenke:

-..jordlignende planeter er på utsøkt vis egnet, ikke bare til å opprettholde liv, men også til å utgjøre den beste plattformen for å oppdage kosmos' skjulte underverk.

Oppdagelsene skjøt fart tidlig på 1900-tallet da spektroskopiske instrumenter - kombinert med en fremvoksende kvanteteori for atomer - muliggjorde kvantitative målinger av spesifikke lysbølgelengder og nøyaktig tolkning av enkelte fotoner som raste mot oss fra fjerne stjerner.

Nye muligheter for videreutvikling
Hvert fremskritt innen astronomisk instrumentering har gitt nye muligheter til å forfine vår forståelse av kosmos og vår plass i det. De siste årene har en ambisiøs kartlegging av millioner av galakser, på tvers av både rom og tid, hatt som mål å kaste lys over den mørke energien som antas å drive universets akselererende utvidelse. I en oppfølgende artikkel skal jeg gjennomgå resultatene og implikasjonene av de nyeste oppdagelsene knyttet til mørk energi.

Bilde 2. Fremgang i astronomisk instrumentering -og betydningen av dem

Mørk energi betegner en foreløpig uobservert (kalt "mørk" fordi vi ikke kan se den direkte) og ukjent (vi er fortsatt "i mørket" når det gjelder dens egentlige natur) energiform, som er foreslått som forklaring på universets akselererende utvidelse. Denne uventede akselerasjonen i hastigheten hvormed fjerne galakser beveger seg bort fra hverandre, ble først oppdaget i 1998 gjennom observasjoner av type Ia-supernovaer i en rekke galakser. Nobelprisen i fysikk i 2011-lenke, anerkjente betydningen av denne kosmiske oppdagelsen.

Etter at Edwin Hubble og andre astronomer først fant observasjonsmessige bevis for universets utvidelse, antok man at utvidelseshastigheten ville avta over kosmisk tid, som følge av den gjensidige gravitasjonelle tiltrekningen mellom all materie i universet. Nøyaktige målinger av ekspansjonshastigheten gjennom omtrent den første halvdelen av universets historie stemte overens med denne forutsigelsen, men så dukket det uventede opp. Som det ofte skjer, har naturen en måte å omgå antakelsene våre på, og den gir oss ofte et mer elegant univers å betrakte - slik jeg beskriver i *Canceled Science* -lenke:

-Målinger tyder på at ekspansjonshastigheten faktisk begynte med å avta, men at den deretter begynte å øke. Se for deg at du kaster en ball rett opp i luften; etter å ha bremset litt på vei oppover, begynner den plutselig å øke farten og akselerere raskere og raskere helt til den forsvinner ut av syne. Du ville mildt sagt blitt overrasket.

Bilde 3. Historisk forløp av universets akselerasjon

Et enormt misforhold
En faktor kjent som den kosmologiske konstanten - opprinnelig innført av Einstein i ligningene for generell relativitetsteori for å motvirke en uventet forutsigelse om et univers i ekspansjon (eller kontraksjon) - ble gjeninnført av moderne kosmologer for å forklare den overraskende akselerasjonen i ekspansjonen som ble oppdaget i 1998.

-I nesten et århundre har vi visst at universet vårt utvider seg. Det siste kvart århundret har vi også visst at denne ekspansjonen akselererer... Men hva er den mystiske "mørke energien" som driver denne akselerasjonen? Den enkleste forklaringen involverer det Einstein kalte en "kosmologisk konstant" (), og innebærer at mørk energi er en konstant energi som er iboende i selve romtiden.

Det eksisterer et enormt misforhold mellom den observerte verdien for mørk energi - uttrykt som den kosmologiske konstanten i Einsteins feltligninger for generell relativitetsteori - og anslaget for mørk energi basert på vakuumenergi beregnet ut fra kvantefeltteori. Dette misforholdet har blitt beskrevet som

-..kanskje det mest alvorlige teoretiske problemet innen høyenergifysikk i dag, både målt ut fra forskjellen mellom observasjoner og teoretiske forutsigelser, og ut fra mangelen på overbevisende teoretiske ideer som adresserer problemet. Geraint F. Lewis og Luke A. Barnes, *A Fortunate Universe: Life in a Finely Tuned Cosmos* (Cambridge: Cambridge University Press, 2016), s. 159; siterer en lærebok i kosmologi.

Bilde 4. Enormt misforhold mellom teoretisk beregnet og faktisk målt mørk energi

En kosmologisk konstant ulik null stemmer overens med den observerte akselerasjonen i universets ekspansjonshastighet. Verdien kan anslås ved hjelp av generell relativitetsteori og målte verdier for universets tetthet og ekspansjonshastighet, noe som gir en numerisk energitetthet for rommet (kosmologisk konstant) på 3,3 GeV/. (Til sammenligning tilsvarer dette omtrent masseenergien til tre eller fire hydrogenatomer per kubikkmeter rom.)

Måling og teori
Teoretiske beregninger av kvantefluktuasjoner i rommets vakuum gir også en verdi for vakuumenergi som er ulik null (noe som betyr at hver kubikkmeter med tomt rom faktisk inneholder energi). Når man beregner verdien av denne energien per kubikkmeter og sammenligner den med den målte verdien nevnt ovenfor, viser det seg at den teoretiske forutsigelsen er omtrent 120 størrelsesordener høyere! å forene målinger med teori ser altså ut til å kreve et ukjent tilleggsledd i teorien, et ledd som nøyaktig - helt ned til 120 desimaler - ville opphevet kvantefeltteoriens altfor høye anslag. Dette er en enorm utfordring, og det ville bare fungert dersom det hypotetiske leddet var "finjustert med en ufattelig presisjon".

Selv om mørk energis natur kan være et mysterium, bringer den for dagen et av de sterkeste bevisene for hvor spesielt universet vårt er når det gjelder å kunne opprettholde liv.

Bilde 5. Eric Hedin

Eric R. Hedin fikk sin doktorgrad i eksperimentell plasmafysikk fra University of Washington og gjennomførte postdoktoral forskning ved Royal Institute of Technology i Stockholm, Sverige. Han har fungert som professor i fysikk og astronomi ved Taylor University og Ball State University i Indiana, og ved Biola University i Sør -California. Hos Ball State fokuserte hans forskningsinteresser på beregningsmessig nano-elektronikk og høyere dimensjonal fysikk. 

Oversettelse med tillatelse og bilder ved Asbjørn E. Lund