Mörk energi har länge varit den ledande förklaringen till varför universums expansion accelererar. Men nu presenterar forskare en alternativ teori där själva gravitationen – beskriven med hjälp av termodynamik – kan ge samma effekt utan att någon mystisk mörk energi behövs.
Den nya modellen bygger på idén att gravitation inte är en fundamental kraft i sig, utan ett fenomen som uppstår ur termodynamiska processer. Forskarna visar att detta synsätt naturligt kan leda till en accelererande expansion av universum, samtidigt som det eliminerar behovet av en kosmologisk konstant eller mörk energi.
Ett av kosmologins största mysterier
Sedan slutet av 1990-talet vet astronomer att universum inte bara expanderar – expansionen blir dessutom allt snabbare.
För att förklara detta har den så kallade ΛCDM-modellen blivit standard inom kosmologin. I modellen antas omkring 70 procent av universums energiinnehåll bestå av mörk energi, en okänd komponent som driver den accelererande expansionen.
Trots att modellen stämmer väl överens med många observationer har mörk energi aldrig observerats direkt, vilket gör den till ett av fysikens största olösta mysterier.
Gravitation behandlas som en termodynamisk process
I den nya studien utgår forskarna från ett annat perspektiv.
I stället för att beskriva gravitation enbart genom Einsteins allmänna relativitetsteori behandlas den som ett fenomen som följer termodynamikens lagar – samma fysik som beskriver hur värme och energi flödar i naturen.
Modellen liknar en Otto-cykel, den termodynamiska process som används för att beskriva hur en bensinmotor fungerar. När detta synsätt appliceras på universum uppstår modifierade bevarandelagar där materia kontinuerligt kan bildas i takt med att universum expanderar.
Forskarna menar att denna långsamma materiebildning i sig kan ge upphov till den acceleration som annars tillskrivs mörk energi.
Ingen mörk energi behövs
En av de mest uppmärksammade slutsatserna är att modellen kan återskapa den observerade kosmiska expansionen utan att införa någon extra energikomponent.
I stället uppstår accelerationen som en naturlig följd av hur gravitation och termodynamik samverkar på kosmiska skalor.
Om teorin visar sig stämma skulle det innebära att mörk energi kanske inte existerar som en separat fysisk komponent, utan att dess effekter i själva verket är en konsekvens av gravitationens underliggande natur.
Behöver testas mot observationer
Forskarna betonar samtidigt att modellen fortfarande befinner sig på ett teoretiskt stadium.
Nästa steg blir att jämföra dess förutsägelser med högprecisionsmätningar av universums utveckling, bland annat observationer av den kosmiska bakgrundsstrålningen, galaxfördelningen och avlägsna supernovor.
Först om modellen kan förklara dessa observationer minst lika väl som dagens standardmodell kan den bli ett verkligt alternativ till mörk energi.
En ny väg mot att förstå gravitation
Idén att gravitation kan vara ett emergent fenomen snarare än en fundamental naturkraft har diskuterats under flera år, men den nya studien presenterar ett konkret kosmologiskt ramverk där detta synsätt leder till testbara förutsägelser.
Även om modellen fortfarande behöver genomgå omfattande prövningar visar den att det fortfarande finns flera möjliga vägar att förklara universums accelererande expansion – utan att behöva införa okända former av energi.
Om framtida observationer ger stöd för teorin kan den förändra vår syn på både gravitation och universums utveckling.
Publikationsuppgifter
Christian Pfeifer et al, A thermodynamic approach to gravity could explain cosmic acceleration without dark energy, Physical Review D (2026).
