糖果派对

Skip to main content
DA / EN
Universet

Det boblende univers

Hvad skete der, kort efter universet blev f酶dt i Big Bang og begyndte at udvide sig? Det begyndte pludselig at boble og underg氓 en hidtil ukendt faseovergang, mener partikelfysikere fra 糖果派对 og Nordita i Stockholm.

Af Birgitte Svennevig, , 31-01-2023

Tænk på en gryde med vand, der kommer i kog: Når temperaturen nærmer sig kogepunktet, opstår der bobler i vandet, som brister og fordamper, når vandet koger. Det fortsætter, indtil der ikke er mere vand, der kan skifte fase fra flydende til damp.

Nogenlunde sådan kan det have set ud i det allertidligste univers, altså lige efter Big Bang for 13,7 mia. år siden.

Man skal forestille sig, at der opstod bobler forskellige steder i det tidlige univers

Martin S. Sloth, professor

Det mener partikelfysikerne Martin S. Sloth fra Centre for Cosmology and Particle Physics Phenomenology p氓 糖果派对 og Florian Niedermann nu p氓 Nordisk institut for teoretisk fysik (NORDITA) i Stockholm og tidligere postdoc i Martin S. Sloth鈥檚 forskningsgruppe. I en ny videnskabelige  har de fundet endnu st忙rkere grundlag for deres ide.

Mange bobler, der ramler ind i hinanden
- Man skal forestille sig, at der opstod bobler forskellige steder i det tidlige univers. Boblerne blev st酶rre, og de begyndte at ramle ind i hinanden. Til sidst var der en kompliceret tilstand af kolliderende bobler, som frigav energi og i sidste ende fordampede, forklarer Martin S. Sloth.

Baggrunden for deres teori om en faseovergang i et boblende univers er et, i fysikerkredse, h酶jst interessant problem med at beregne den s氓kaldte Hubble konstant; et tal for, hvor hurtigt, universet udvider sig 鈥 her spiller det boblende univers nemlig en rolle, mener forskerholdet.

Hubble konstanten kan man m氓le meget p氓lideligt ved fx at analysere kosmisk baggrundsstr氓ling eller ved at m氓le, hvor hurtigt en galakse eller en eksploderende stjerne bev忙ger sig v忙k fra os. Begge metoder er iflg. Sloth og Niedermann b氓de p氓lidelige og videnskabeligt anerkendte. Problemet er bare, at de to metoder ikke leder frem til den samme Hubble konstant. Fysikere kalder dette problem for 鈥漷he Hubble tension鈥.

Er der noget galt med vores opfattelse af det tidlige univers ?
- I videnskaben er det s氓dan, at man skal kunne n氓 frem til samme resultat ved at bruge forskellige metoder, s氓 her har vi et problem. Hvorfor f氓r vi ikke samme resultat, n氓r vi nu f酶ler os s氓 sikre p氓 begge metoder? siger Florian Niedermann.

M酶d forskeren

Martin S. Sloth er professor i teoretisk kosmologi og leder af Universe Origins Group p氓 Centre for Cosmology and Particle Physics Phenomenology.

Flere mysterier i universet

Der er stadig mange, mange mysterier i universet. 95 pct. af universet består fx af materiale, som ingen ved, hvad er. Det stof, som vi kender, og som bl.a. Jorden er bygget af, udgør kun 5 pct. af universet. Resten er såkaldt mørkt stof og mørk energi.

Ny Videns nyhedsbrev

Skriv dig op til at h酶re om resultater, indsigter og l酶sninger fra forskerne p氓 糖果派对.

TILMELD DIG NYHEDSBREVET

I videnskaben er det s氓dan, at man skal kunne n氓 frem til samme resultat ved at bruge forskellige metoder, s氓 her har vi et problem.

Florian Niedermann, Post doc

Sloth og Niedermann mener at have fundet en vej til at n氓 frem til samme Hubble konstant, uanset hvilken metode, man bruger. Den vej starter med en faseovergang og et boblende univers 鈥 og s氓ledes forbindes et tidligt, boblende univers med 鈥漷he Hubble tension鈥.

- Hvis vi antager, at disse metoder virkelig er p氓lidelige og til at regne med 鈥 og det mener vi, de er 鈥 s氓 er det m氓ske ikke metoderne, den er gal med. S氓 m氓 vi se p氓 det grundlag, som de tager udgangspunkt i; m氓ske er dette grundlag forkert.

En ukendt m酶rk energi
Grundlaget for de anerkendte metoder er den s氓kaldte standardmodel, der bl.a. antager, at der i det tidlige univers var en masse str氓ling og stof, b氓de normalt og m酶rkt, og at disse var de dominerende former for energi. Str氓lingen og det normale stof var samlet i et ugennemsigtigt, varmt og t忙t plasma, som var den tilstand, universet befandt sig i efter Big Bang og ca. 380.000 氓r frem.

Det er, n氓r man l忙gger standardmodellen til grund, at man n氓r frem til forskellige resultater for hvor hurtigt universet udvider sig; og dermed to forskellige resultater for Hubble konstanten.

Men m氓ske der fandtes en ny form for m酶rk energi i det tidlige univers? Det mener Sloth og Niedermann.
Hvis man introducerer ideen om, at der i det tidlige univers fandtes en ny form for m酶rk energi som pludseligt begyndte at boble og underg氓 en faseovergang, kommer beregningerne til at stemme. I deres model n氓r forskerholdet frem til et konsistent resultat for Hubble konstanten ved begge m氓lemetoder. Denne id茅 kalder Martin S. Sloth og Florian Niedermann for New Early Dark Energy 鈥 NEDE.

Skift fra en fase til en anden 鈥 som vand til damp
Sloth og Niedermann mener, at den nye, m酶rke energi undergik en s氓kaldt faseovergang, da universet udvidede sig, kort f酶r det 忙ndrede sig fra den t忙tte, ugennemsigtige og varme plasma til det univers, som vi kender i dag, og hvor der findes lys.

- Det betyder, at den m酶rke energi i det tidlige univers undergik en faseovergang ligesom vand kan skifte fase mellem frossen, flydende og damp. I processen blev energien til bobler, som efterh氓nden kolliderede med andre bobler og ad den vej frigav energi i form af blandt andet gravitationelle b酶lger, forklarer Niedermann.

- Det kan have taget alt fra sindssygt kort tid 鈥 m氓ske bare den tid, som det tager to partikler at kollidere 鈥 til ca. 300.000 氓r. Det ved vi ikke, men det er noget af det, vi arbejder p氓 at finde ud af, supplerer Sloth.

Har vi brug for ny fysik?
Faseovergangs-modellen tager alts氓 udgangspunkt i, at universet ikke opf酶rer sig, som vi g氓r og tror. Det lyder lidt videnskabeligt vildt at foresl氓, at noget er galt med vores fundamentale forst氓else af universet; at man bare lige kan foresl氓 eksistensen af hidtil ukendte kr忙fter eller partikler for at f氓 Hubble konstant鈥檈rne til at stemme.

- Men hvis vi stoler p氓 observationerne, m氓 vi acceptere, at vores nuv忙rende model for universet ikke kan forklare data, og at vi m氓 g酶re modellen bedre. Ikke ved at forkaste modellen og dens hidtidige succes, men ved at uddybe den og g酶re den mere detaljeret, s氓 den kan forklare de nye og bedre data, siger Martin S. Sloth, og tilf酶jer:

- Det ser alts氓 ud til, at en faseovergang i den m酶rke energi er det element, der mangler i den nuv忙rende standardmodel for at forklare de forskellige m氓linger af universets udvidelseshastighed.

Hvor hurtigt udvider universet sig?

Hubble konstanten er et mål for hvor hurtigt universet udvider sig. 

I Martin S. Sloth og Florian Niedermanns model lander Hubble konstanten på 72. Cirka. Det er trods alt store afstande, der regnes på, så vi må tillade et par decimalers usikkerhed. 

Og hvad betyder 72 så? Fuldt udskrevet betyder det 72 km i sekundet pr. Megaparsec. Megaparsecs er et mål for afstanden mellem fx to galakser, og en megaparsec er 30.000.000.000.000.000.000 km. For hver megaparsec, der er mellem os og fx en galakse, fjerner den sig fra os med yderligere 72 km i sekundet.  

Når man måler på afstanden til galakser ved brug af supernovaer, får man en Hubble konstant på ca. 73 (km/s)/megaparsec. Men når man måler på de første lyspartikler, altså den kosmiske baggrundsstråling, måles Hubble konstanten til 67,4 (km/s)/megaparsec.  

Når Sloth og Niedermann ændrer grundlaget for disse beregninger ved at introducere eksistensen af en ny, tidlig, mørk energi, der gennemgår en faseovergang – som beskrevet i artiklen – får de, at begge typer af observationer stemmer overens med en Hubble konstant på ca. 72.  

 
Redaktionen afsluttet: 31.01.2023