Astrofysiker: Mørk energi og mørkt stof findes ikke

Universet rummer sandsynligvis hverken mørkt stof eller mørk energi.

Den overraskende udmelding kommer fra britiske forskere, der har kastet et nyt blik på gamle målinger fra NASA’s Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP-teleskop).

I 2001 kortlagde satellitten den kosmiske baggrundsstråling, der er en efterglød fra Big Bang.

WMAPs kortlægning af den kosmiske baggrundsstråling opfattes ellers som værende et af de stærkeste beviser på den såkaldte Standardmodel, der er fysikkens bud på en teori for alle elementarpartikler og naturkræfter pånær tyngdekraften.

Mørkt stof og mørk energi er begge helt centrale elementer i Standardmodellen.

Kendt som skeptiker

De nye analyser er lavet af professor Tom Shanks fra Durham Universitet i England, der er berømt og berygtet for at være skeptisk over for Standardmodellen, og han har tidligere sat spørgsmålstegn ved, om WMAP-målingerne er pålidelige.

Han bruger sine nye analyser til at vise, at WMAP-teleskopets kameraer har været indstillet forkert.

»Hvis vores resultater viser sig at være rigtige, er det mindre sandsynligt, at mørk energi og mørkt stof dominerer universet. Det vil svække beviserne for, at universet har en mørk side,« siger Tom Shanks, der har lavet analyserne sammen med sin ph.d.-studerende Utane Sawangwit.

De nye analyser er blevet omtalt i alverdens medier den seneste uges tid, fordi mørkt stof og mørk energi er fasttømrede begreber inden for kosmologien.

En af de forskere, der har læst om analyserne med stor interesse, er kosmolog Anja C. Andersen fra Dark Cosmology Centret på Københavns Universitet.

Standardmodellen i rampelyset

»Viser det sig, at mørkt stof og mørk energi slet ikke eksisterer, vender det op og ned på vores verdensbillede og gør, at vi bliver smidt mange år tilbage i opbygningen af en model for universets udvikling,« fortæller hun.

En konsekvens af den mørke energi er, f.eks. at universets udvider sig med accelererende hast i al evighed.

Findes den mørke energi ikke, vil universets fremtid se helt anderledes ud. Udvidelsen vil langsomt bremse op og måske i sidste ende helt stoppe.

Hun er dog umiddelbart skeptisk overfor Tom Shanks påstande.

»De resultater vil jeg gerne stille spørgsmålstegn ved, for WMAPs kortlægning af den kosmiske baggrundsstråling er noget af det mest efterprøvede. Man har lavet mange uafhængige målinger, som siger det samme, så det vil komme som et chok, hvis Tom Shanks virkelig har ret,« siger lektor Anja C. Andersen.

Kalibrering er afgørende

Den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling er et stærkt redskab inden for kosmologien, fordi den kan bruges til at beregne forholdet mellem lysende stof, mørkt stof og mørk energi. (Se boks).

Ved hjælp af det har man regnet sig frem til, at universet rummer fire procent almindeligt synligt stof, 22 procent udefineret mørkt stof samt 74 procent mørk energi.

96 procent af universets samlede masse er altså ukendt, hvis man altså kan stole på WMAPs målinger, og det er lige netop her, at de britiske forskere mener at skoen trykker.

Shanks og hans ph.d.-studerende mener nemlig, at teleskopet i sin tid blev kalibreret forkert, inden det blev sendt på mission.

Konsekvensen ifølge forskerne er, at kameraets billeder viser et forvrænget billede af virkeligheden.

Man kan sammenligne det med en tur i tivolis spejlsal, hvor et bøjet spejl kan få en høj og åleslank kvinde til at fremstå lille og buttet.

En forvrængning vil være fatalt i kortlægningen af den kosmiske baggrundsstråling, hvor temperaturvariationerne er ekstremt små og foregår på femte decimal efter kommaet.

Selv den mindste unøjagtighed i kameraets indstilling kan føre til temperaturmålinger, der er helt i skoven.

Jupiter erstattes med galaksehobe

Planeten Jupiter bruges normalt til at kalibrere kameraerne med, fordi planeten er en stabil radiokilde og er et velkendt objekt, hvis størrelse og form man kender.

Man ved altså på forhånd, hvordan Jupiter skal se ud igennem teleskopet. Ved at rette teleskopet mod planeten, kan man derfor finjustere teleskopet, indtil billedet står rigtigt.

Tom Shanks og hans ph.d.-studerende prøvede en anden strategi ved i stedet at kalibrere ved hjælp af fjerne radiokilder i form af 10 forskellige galaksehobe.

Den strategi resulterede i nogle helt andre data, der efter deres overbevisning ikke rummede skyggen af hverken mørkt stof eller mørk energi.

Til gengæld understøtter målingerne efter deres vurdering andre teorier om universet, som f.eks. en forestilling om at det er opbygget af endimensionale kosmiske strenge.

En forklaring udbedes

Forskerne selv har ikke umiddelbart nogen forklaring på, hvorfor deres måde at kalibrere på fører til andre resultater.

»Det har vi endnu ikke noget bud på,« siger han i sin artikel, som han for nylig har offentliggjort i Monthly Notices of the Royal Astronomy Society: Letters.

Forskerteamet bag WMAP-teleskopet kommer med en mulig forklaring.

»De radiokilder, som Shanks har valgt at kigge på, befinder sig i områder på himlen, hvor temperaturen er en smule højere. Det giver derfor ikke mening at bruge disse radiokilder som standard, og derfor er deres kalibrering ubrugelig,« siger de.

Dansk forsker påpeger fejl

Lektor Steen H. Hansen fra Dark Cosmology Centret på Københavns Universitet afviser også Tom Shanks analyser og mener, at deres fremgangsmåde er forkastelig.

»I kalibreringen udskifter de Jupiter, som er et velkendt objekt, med en række fjerne radiokilder, som man ved meget lidt om, uden at redegøre for hvorfor det er en god idé. Samtidigt behandler de radiokilderne, som om de opfører sig ens, hvilket absolut ikke er tilfældet,« siger han.

Han forklarer, at den nye strategi står svagt set i forhold til, at man har kigget på den kosmiske baggrundsstråling med et væld af teleskoper, der alle er kalibreret på forskellige måder, og som uafhængigt af hinanden når frem til det samme resultat.

»Når jeg kigger på deres resultater, ser det i øvrigt også ud som om, at de faktisk bekræfter, at der er mørkt stof. Det eneste, analyserne kunne sætte spørgsmålstegn ved, er, om der også er mørk energi, hvis de altså var rigtigt udført. Men det er de ikke,« slutter han.

Strålingen er en efterglød fra Big Bang, der slap fri af den kosmiske ursuppe, da universet var omkring 300.000 år gammelt.

Baggrundsstålingen kølede langsomt af, i takt med at rummet udvidede sig, og i dag har den en temperatur på -270 grader Celcius. I 2001 scannede WMAP-satellitten himlen og målte baggrundsstrålingens temperatur i alle retninger.

Temperaturkortet var tydeligvis ikke et fuldstændigt ensartet tæppe men var tværtimod spættet af små og store pletter, der har en smule anderledes temperatur.

Pletterne opstår fordi universets masse ikke er fuldstændigt jævnt fordelt men er klumpet sammen.

Hver ‘klump’ har i sig selv en glød, der blander sig med baggrundsstrålingen, og det er det, der skaber pletterne på kortet med en lidt anderledes temperatur.

Et fejlindstillet kamera vil gøre pletterne større eller mindre, end de er i virkeligheden og vil derfor give forkerte tal for mængden af almindeligt stof, mørkt stof og mørk energi.

Shanks har tidligere fremlagt resultater, der bl.a. blev omtalt i Physicsworld. De tyder på, at galaksehobe tiltrækker store mængder gas, der også udsender stråling. Dette omtaler han som et signal, man hidtil ikke har været opmærksom på i kortlægningen af baggrundsstrålingen. Han henviser dog ikke til dette resultat i de seneste analyser.