Universums accelererande expansion brukar förklaras med mörk energi. Men trots att mörk energi beräknas dominera universums energiinnehåll vet forskarna fortfarande inte vad den egentligen består av. En ny teoretisk modell pekar nu på en möjlig koppling till kvantgravitation.
I modellen behöver mörk energi inte vara ett separat fält eller en okänd typ av partikel. Accelerationen kan i stället uppstå som en storskalig kvanteffekt kopplad till själva universums geometri.
Studien har genomförts av fysikern Savvas M. Koushiappas vid Brown University och publicerats i tidskriften Physical Review D.
En osäkerhetsrelation för hela universum
Modellen bygger på idén att universums storlek och dess expansionshastighet inte kan bestämmas samtidigt med obegränsad precision. Det påminner om Heisenbergs osäkerhetsprincip, där exempelvis en partikels position och rörelsemängd inte kan vara exakt kända samtidigt.
Forskarens förslag överför ett liknande kvantmekaniskt samband till kosmologin. Universums storlek beskrivs då med den så kallade skalfaktorn, medan förändringen av skalfaktorn anger hur snabbt universum expanderar.
När relationen mellan dessa storheter förändras uppstår en geometrisk korrigering i Friedmann-ekvationerna, som används för att beskriva universums expansion. Beroende på värdet hos en fri parameter kan korrigeringen uppträda som mörk energi och driva en accelererande expansion sent i universums historia.
Modellen ger mörk energi med tillståndsparametern w större än -1. Det motsvarar en form av dynamisk mörk energi som kan utvecklas över tid, till skillnad från den konstanta mörka energin i standardmodellen Lambda-CDM.
Kvantgravitation på universums största skala
Kvantgravitation förknippas vanligtvis med Planckskalan, där avstånden är extremt små. Den nya modellen placerar däremot den relevanta effekten vid den kosmologiska horisonten – den största skala från vilken information kan nå en observatör.
Det innebär att universums acceleration skulle kunna vara ett makroskopiskt avtryck av kvantgravitation. En effekt med kvantmekaniskt ursprung skulle alltså kunna visa sig över miljarder ljusår i stället för enbart på subatomära avstånd.
Modellen kräver enligt studien varken nya partiklar eller exotiska energifält. För vissa andra parametervärden ger samma matematiska ramverk dessutom ett universum som genomgår en kosmisk studs i stället för att börja i en singularitet.
Kan testas med framtida observationer
Förslaget är ännu en teoretisk modell och ska inte betraktas som ett bevis för att mörk energi har förklarats. Dess styrka är att den ger en expansionshistoria som skiljer sig något från den vanliga kosmologiska standardmodellen.
Skillnaderna kan i princip undersökas med nuvarande och kommande kartläggningar av galaxer och universums storskaliga struktur. Mer precisa mätningar kan därför visa om modellen stämmer bättre med observationerna eller om den kan uteslutas.
Publikationsuppgifter
Savvas M. Koushiappas, ”Cosmological uncertainty relation and late-universe acceleration”, Physical Review D (2026). DOI: 10.1103/zgnd-h2xv. På arXiv: arxiv.org/abs/2604.27771