En internasjonal forskergruppe, ledet av forskere fra School of Mathematics and Physics ved University of Queensland, har samlet observasjoner av 2884 supernovaer av type Ia. Disse kraftige stjerneeksplosjonene brukes som viktige avstandsmarkører i astronomien, slik at forskerne kan følge hvordan universets utvidelse har utviklet seg over tid.

Resultatene utfordrer en av den moderne kosmologiens sentrale antakelser og kan gi et bedre bilde av hvordan universet utvikler seg. Doktorgradsstudent Ryan Camilleri sier prosjektet etablerer en ny internasjonal standard for supernovakosmologi.

Samler flere tiår med målinger

Forskerne har samlet målinger fra flere tiår i ett datasett. Ifølge Camilleri gir dette det mest detaljerte bildet hittil av hvordan universets utvidelse har endret seg over tid.

Datasettet inneholder både historiske supernovamålinger og observasjoner fra Dark Energy Survey (DES), som ble publisert i 2024. For å kunne sammenligne målinger fra ulike perioder direkte analyserte forskerne eldre observasjoner på nytt ved hjelp av nyere metoder. En bedre forståelse av supernovaenes egenskaper har gjort det mulig å øke sammenhengen og presisjonen i dataene som er samlet inn over flere tiår.

Forskerne måtte også ta hensyn til forskjeller mellom teleskopene som ble brukt. Kosmisk støv og massen i galakser kan påvirke avstandsmålingene, fordi faktorene endrer lyset astronomene mottar fra fjerne supernovaer. Derfor koblet forskergruppen observasjoner fra ulike teleskoper og tok hensyn til både instrumentenes forskjellige muligheter og forholdene som kan påvirke målingene.

Reiser spørsmål om mørk energi

Astrofysiker Tamara Davis sier det utvidede datasettet er et viktig steg i arbeidet med å forstå mørk energi. I kosmologiens standardmodell regnes mørk energi som en konstant egenskap ved universet.

De nye observasjonene reiser imidlertid spørsmål ved om denne antakelsen fullt ut forklarer hvordan universets utvidelse har utviklet seg over tid. Også et annet astronomisk program har funnet tegn som peker i samme retning. Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) har i undersøkelser av relikter etter lydbølger fra det tidlige universet funnet antydninger til at mørk energi kan endre seg.

Målingene viser ikke nøyaktig det samme avviket fra standardmodellen. De gir likevel flere grunner til å undersøke om mørk energi endrer seg etter hvert som universet blir eldre.

Forskerne understreker at resultatene ennå ikke er et endelig bevis på slike endringer. De mener imidlertid at funnene styrker behovet for flere observasjoner.

Kan belyse et større fysikkproblem

Studier av mørk energi kan få betydning langt utover spørsmålet om hva som driver universets utvidelse. Forskerne mener en bedre forståelse av hvordan mørk energi oppfører seg, kan bidra til å håndtere et av de største uløste problemene i teoretisk fysikk: å forene gravitasjon med kvantefysikk.

Vil utvide datasettet

Forskerne planlegger å utvide datasettet når nye observasjoner blir tilgjengelige. En viktig kilde til tilleggsinformasjon blir programmet Dark Energy Bedrock All-Sky Supernova (DEBASS), som identifiserer hundrevis av supernovaer nærmere jorden enn avstandene som er kartlagt av DES.

Ved å ta med disse nærmere eksplosjonene får forskerne nye målinger som kan brukes til å teste universets utvidelse og undersøke om mørk energi faktisk endrer seg over tid.

Kosmologiresultatene og de tilknyttede målingene av massen i vertsgalaksene er publisert på arXiv. De nye resultatene bygger på flere tiår med arbeid utført av hundrevis av astronomer og forskere over hele verden. Bidragene kommer blant annet fra Dark Energy Survey, Foundation Supernova Survey, Pan-STARRS1, Sloan Digital Sky Survey, Supernova Legacy Survey, Carnegie Supernova Project og Center for Astrophysics’ supernovakartlegging.