I årtionden har astronomer trott att mörk materia och mörk energi utgör större delen av universum. En ny studie tyder dock på att de kanske inte existerar alls. Istället kan det vi uppfattar som mörk materia och mörk energi helt enkelt vara en effekt av att universums naturkrafter långsamt försvagas i takt med att det åldras.
Studien, som leds av Rajendra Gupta, adjungerad professor vid institutionen för fysik vid universitetet i Ottawa, hävdar att om naturens grundläggande krafter (som gravitationen) långsamt förändras över tid och i rymden, kan de förklara de märkliga fenomen vi observerar, såsom hur galaxer utvecklas och roterar och hur universum expanderar.
Studien, med titeln ”Testing CCC+TL Cosmology with Galaxy Rotation Curves”, är publicerad i tidskriften Galaxies.
Utmanar etablerade begrepp
”Universums krafter blir faktiskt i genomsnitt svagare när det expanderar”, förklarar professor Gupta. ”Denna försvagning gör att det ser ut som om det finns en mystisk kraft som får universum att expandera snabbare (vilket identifieras som mörk energi). Men på galaktisk skala och galaxklusterskala resulterar variationen av dessa krafter över deras gravitationellt bundna utrymme i extra gravitation (vilket anses bero på mörk materia). Men dessa saker kan bara vara illusioner, som uppstår från de föränderliga konstanter som definierar krafternas styrka.”
Han tillägger: ”Det finns två mycket olika fenomen som behöver förklaras av mörk materia och mörk energi: Det första är på kosmologisk skala, det vill säga på en skala större än 600 miljoner ljusår, förutsatt att universum är homogent och likadant i alla riktningar. Det andra är på astrofysisk skala, det vill säga på en mindre skala är universum mycket ojämnt och riktningsberoende. I standardmodellen kräver de två scenarierna olika ekvationer för att förklara observationer med hjälp av mörk materia och mörk energi. Vår modell är den enda som förklarar dem med samma ekvation, utan att behöva mörk materia eller mörk energi.
”Det som är riktigt spännande är att denna nya metod låter oss förklara vad vi ser på himlen: galaxers rotation, galaxkluster och till och med hur ljuset böjs runt massiva objekt, utan att behöva föreställa oss att det finns något gömt där ute. Allt är bara resultatet av att naturkonstanterna varierar när universum åldras och blir ojämnt.”
Ny modell tillämpad på astrofysisk skala
Förra året ifrågasatte professor Gupta existensen av mörk materia i universum i sin kosmologiska studie. I detta astrofysiska arbete ifrågasatte han de nuvarande teoretiska modellerna för galaxernas rotationskurvor.
I den nya modellen framträder parametern som ofta betecknas α genom att kopplingskonstanterna tillåts utvecklas. I praktiken beter sig α som en extra ”komponent” i gravitationsekvationerna som ger effekter som liknar dem som astronomerna tillskriver mörk materia och mörk energi.
På kosmologisk skala behandlas α som en konstant (t.ex. bestämd genom att anpassa supernovadata). Men lokalt (på astrofysisk skala), i en galax, eftersom fördelningen av standardmateria (svarta hål, stjärnor, planeter, gas etc.) varierar drastiskt, varierar α, vilket gör att den extra gravitationseffekten beror på var sådan materia finns. Den nya teorin förutsäger alltså att i regioner där det finns mycket standardmateria är den extra gravitationseffekten mindre, och där den detekterbara materietätheten är låg är den större.
I stället för att lägga till halor av mörk materia runt galaxer kommer den extra gravitationseffekten i den nya modellen från α. Den återger de observerade ”platta rotationskurvorna” (stjärnor som rör sig snabbare än förväntat i galaxernas yttre delar).
Implikationer för astronomin
Professor Gupta tror att denna idé kan lösa några av de största gåtorna inom astronomin. ”I åratal har vi kämpat för att förklara hur galaxerna i det tidiga universum bildades så snabbt och blev så massiva”, säger han. ”Med vår modell behöver man inte anta några exotiska partiklar eller bryta mot fysikens lagar. Universums tidslinje sträcker sig helt enkelt ut, vilket nästan fördubblar universums ålder och ger utrymme för allt vi observerar.”
I praktiken gör den utsträckta tidslinjen för hur stjärnor och galaxer bildas det mycket lättare att förklara hur stora, komplexa strukturer som galaxer och svarta hål kunde ha uppstått så tidigt i universum.
Denna teori kan helt förändra hur vi tänker om universum. Den antyder till och med att sökandet efter mörk materia-partiklar, något som forskare har ägnat år och miljarder dollar åt, kanske inte är nödvändigt trots allt. Även om de exotiska partiklarna skulle hittas experimentellt skulle de behöva utgöra ungefär sex gånger massan av standardmateria.
”Ibland är den enklaste förklaringen den bästa. Kanske är universums största hemligheter bara trick som spelas av naturens föränderliga konstanter”, avslutar professor Gupta.
Mer information: Rajendra P. Gupta, Testing CCC+TL Cosmology with Galaxy Rotation Curves, Galaxies (2025). DOI: 10.3390/galaxies13050108
