Kosmologer har länge försökt avgöra om universums accelererande expansion drivs av en enkel kosmologisk konstant, eller om mörk energins inverkan förändras över tiden.
I en ny analys publicerad i Physical Review D har Samsuzzaman Afroz och Suvodip Mukherjee vid Tata Institute of Fundamental Research i Mumbai identifierat en subtil inverkan på slutsatserna om mörk energis natur, på grund av en liten avvikelse mellan ett grundläggande kosmologiskt avståndsförhållande och två viktiga datamängder som används för att mäta mörk energis egenskaper.
Resultatet väcker nya tvivel om hållbarheten i de senaste påståendena om att mörk energi skulle kunna utvecklas över tid – vilket kanske för oss ett steg närmare att lösa en av kosmologins mest bestående utmaningar.
Konstant eller föränderlig?
Mörk energi är ett ännu oförklarat fenomen som ofta åberopas av kosmologer för att förklara universums accelererande expansion. Idén uppstod först genom Einsteins allmänna relativitetsteori – men sedan dess har forskare länge debatterat om mörk energi verkligen är konstant, eller om den faktiskt utvecklas över tid – med grundläggande konsekvenser för vår förståelse av universums framtida öde.
Nyckeln till att lösa detta mysterium ligger i mörk energis ”tillståndsekvation”: ett bedrägligt enkelt samband som beskriver förhållandet mellan dess tryck och densitet. Den kan mätas på många olika sätt – men i allmänhet innebär alla dessa att man observerar avlägsna objekt och mäter hur snabbt de rör sig bort från oss, vilket bestäms av deras rödförskjutning.
”DESI-samarbetet rapporterade nyligen intressanta ledtrådar som tyder på att mörk energis tillståndsekvation kan utvecklas med rödförskjutningen”, förklarar Afroz. ”Om detta bekräftas skulle resultatet vara en banbrytande upptäckt.”
Undersökning av robusthet
Parallellt med DESI:s observationer har en rad olika kosmologiska mätmetoder använts för att mäta tillståndsekvationen för mörk energi. Hittills har det dock gjorts få försök att avgöra om dessa mätmetoder verkligen är robusta i sin metodik. I sin studie syftade Afroz och Mukherjee till att ge ny klarhet i denna angelägna kosmologiska utmaning.
”Ett möjligt sätt att kontrollera robustheten hos olika datamängder är att validera om dessa datamängder uppfyller några av de grundläggande relationerna inom kosmologin, som är giltiga inom ramen för den allmänna relativitetsteorin”, beskriver Mukherjee. ”En sådan relation är den kosmiska avståndsdualitetsrelationen.” Denna beskriver hur två oberoende mått på kosmiska avstånd måste vara intrinsiskt kopplade.
”I vår analys föreslår vi en ny teknik för att hitta tillståndsekvationen för mörk energi med hjälp av två olika datamängder, och testar även robustheten hos dessa två oberoende mätmetoder: supernovor och ’baryoniska akustiska oscillationer’ (BAO)”, fortsätter Mukherjee. Dessa oscillationer beskriver fluktuationer i densiteten hos universums synliga materia, genererade av akustiska vågor som fortplantar sig genom det ursprungliga plasmat under de allra första ögonblicken efter Big Bang.
Mindre avvikelse
Genom sin analys fann duon att både supernova- och DESI-datauppsättningarna i stort sett stämmer överens med den kosmiska avståndsdualitetsrelationen – men med en liten avvikelse. Avgörande är att denna mindre avvikelse korrelerar med en förskjutning i parametrarna för mörk energis tillståndsekvation bort från de värden som förväntas för en enkel kosmologisk konstant. Resultaten visar att även en marginellt signifikant avvikelse kan få betydande konsekvenser för sambandet mellan mörk energis tillståndsekvation och möjliga systematiska fel vid mätningen av formen på universums expansionshistoria.
”Resultatet gäller olika val av parametriseringar för den kosmiska avståndsdualiteten och andra tester som utförts för att kontrollera robustheten i vår analys”, förklarar Afroz. ”Det stärker också vår slutsats att det är för tidigt att hävda en robust detektion av dynamisk mörk energi.”
Om det bekräftas kan upptäckten få långtgående konsekvenser för kosmologernas förståelse av mörk energi. Förutom att påpeka att datamängdsavvikelser kan påverka slutsatser om mörk energis natur, kan teamets tillvägagångssätt också bidra till att förbättra kompatibiliteten mellan olika kosmologiska mätmetoder på ett robust sätt i framtiden.
”Vår nya teknik kommer att vara till nytta för den gemensamma analysen av den kommande stora mängden datamängder för att göra robusta slutsatser om mörk energis tillståndsekvation”, säger Mukherjee. ”Detta skulle göra det möjligt att uppskatta och mildra eventuella systematiska effekter mellan olika datamängder, och skulle kunna bidra till robusta vetenskapliga upptäckter för att förstå den gåtfulla kosmiska accelerationen.”
Publiceringsuppgifter
Samsuzzaman Afroz et al, Hint toward an inconsistency between BAO and supernovae datasets: The evidence of redshift evolving dark energy from DESI DR2 is absent, Physical Review D (2026). DOI: 10.1103/k59d-l795. På arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2504.16868
