En ny studie som använder de slutliga dataseten från Dark Energy Survey (DES) visar på potentiella inkonsekvenser i den kosmologiska standardmodellen, känd som ΛCDM. Om dessa fynd bekräftas kan de i grunden förändra vår förståelse av universum.
DES genomfördes med 570-megapixelkameran Dark Energy Camera (DECam), som tillverkats av Department of Energy och är monterad på US National Science Foundation Víctor M. Blanco 4-meters teleskop vid Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile, ett program inom NSF NOIRLab.
ΛCDM-modellen (Lambda-CDM) har sedan en tid tillbaka utgjort grunden för modern kosmologi och beskriver framgångsrikt storskaliga strukturer i universum. Enligt modellen består 95% av kosmos av mörk materia (25%) och mörk energi (70%) – mystiska ämnen vars natur fortfarande är okänd. Endast 5% av universum består av vanlig materia.
Mörk energi, som representeras av den kosmologiska konstanten (Λ), antas driva universums accelererande expansion och upprätthålla en konstant energitäthet över tid. Nya resultat från Dark Energy Survey (DES), som presenteras i en artikel på preprint-servern arXiv och i föredrag vid American Physical Society’s Global Physics Summit i Anaheim, Kalifornien, antyder dock att det finns en avvikelse från detta antagande, vilket tyder på att den mörka energin kan utvecklas över tid. Dessa resultat ligger i linje med tidigare studier, vilket förstärker deras betydelse.
DES är ett internationellt samarbete som omfattar mer än 400 forskare från över 25 institutioner, under ledning av Fermi National Accelerator Laboratory vid U.S. Department of Energy. DES genomfördes med hjälp av den 570 megapixel stora Dark Energy Camera (DECam) som tillverkats av Department of Energy och monterats på Víctor M. Blanco 4-meters teleskopet vid Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) i Chile, ett program inom NSF NOIRLab.
Genom att samla in data från 758 nätter under sex år har DES-forskarna kartlagt ett område som motsvarar nästan en åttondel av hela himlen. Projektet använder flera observationstekniker, inklusive supernovamätningar, analys av galaxkluster och svag gravitationslinsning, för att studera mörk energi.
Två viktiga DES-mätningar – Baryon Acoustic Oscillations (BAO) och avståndsmätningar av exploderande stjärnor (supernovor av typ Ia) – spårar universums expansionshistoria. BAO är en kosmisk standardlinjal som bildas av ljudvågor i det tidiga universum, med toppar som sträcker sig över cirka 500 miljoner ljusår. Astronomer kan mäta dessa toppar under flera perioder av den kosmiska historien för att se hur mörk energi har sträckt ut skalan över tid.
Santiago Avila från CIEMAT (Centre for Energy, Environmental and Technological Research) i Spanien, som ansvarade för BAO-analysen i DES, säger: ”Genom att analysera 16 miljoner galaxer fann DES att den uppmätta BAO-skalan faktiskt är 4% mindre än vad som förutses av ΛCDM.”
Supernovor av typ Ia fungerar som ”standardljus”, vilket innebär att de har en känd inneboende ljusstyrka. Därför gör deras skenbara ljusstyrka, i kombination med information om deras värdgalaxer, det möjligt för forskare att göra exakta avståndsberäkningar. År 2024 publicerade DES den mest omfattande och detaljerade supernovadatauppsättningen hittills, vilket gav mycket exakta mätningar av kosmiska avstånd. Dessa nya resultat från de kombinerade supernova- och BAO-data bekräftar oberoende av varandra de anomalier som sågs i supernovadata från 2024.
Genom att integrera DES-mätningar med data från den kosmiska mikrovågsbakgrunden kunde forskarna härleda egenskaperna hos mörk energi – och resultaten tyder på en tidsutvecklande natur. Om detta bekräftas skulle det innebära att mörk energi, den kosmologiska konstanten, inte är konstant trots allt, utan ett dynamiskt fenomen som kräver ett nytt teoretiskt ramverk.
”Det här resultatet är spännande eftersom det antyder fysik bortom kosmologins standardmodell”, säger Juan Mena-Fernández vid Subatomic Physics and Cosmology Laboratory i Grenoble, Frankrike. ”Om ytterligare data stöder dessa fynd kan vi stå inför en vetenskaplig revolution.”
Kredit: DOE/FNAL/DECam/R. Hahn/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA
Dark Energy Camera (DECam), som tillverkats av Department of Energy (DOE), är monterad på Víctor M. Blanco 4-meters teleskopet vid Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) i norra centrala Chile. Teleskopet började byggas 1969 med gjutningen av primärspegeln. Monteringen på bergstoppen Cerro Tololo avslutades 1974. När det var färdigbyggt var det världens tredje största teleskop, efter 200-tums Hale-teleskopet vid Palomar-observatoriet i Kalifornien och BTA-6 i södra Ryssland, och det största på södra halvklotet (en titel som det höll i 22 år). Det döptes 1995 till Víctor M. Blanco, astronom från Puerto Rico och tidigare chef för CTIO.
Även om de nuvarande resultaten ännu inte är definitiva, kan kommande analyser som innehåller ytterligare DES-sonderingar – såsom galaxkluster och svag linsning – stärka bevisen. Liknande trender har framkommit från andra stora kosmologiska projekt, inklusive Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), vilket har väckt förväntan inom forskarvärlden.
”De här resultaten är resultatet av flera års samarbete för att utvinna kosmologiska insikter från DES-data”, säger Jessie Muir vid University of Cincinnati. ”Det finns fortfarande mycket att lära, och det ska bli spännande att se hur vår förståelse utvecklas i takt med att nya mätningar blir tillgängliga.”
Den slutliga DES-analysen, som väntas senare i år, kommer att innehålla ytterligare kosmologiska sonder för att dubbelkolla resultaten och förfina begränsningarna för mörk energi. Det vetenskapliga samfundet väntar ivrigt på dessa resultat, eftersom de kan bana väg för ett paradigmskifte inom kosmologin.
För mer information: DES Collaboration, Dark Energy Survey: implications for cosmological expansion models from the final DES Baryon Acoustic Oscillation and Supernova data, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2503.06712
