Har fysikerens gravitasjonsteori løst den «umulige» gåten rundt mørk energi?

Det er ingen som utdanner seg innen kosmologi fordi de ønsker å hanskes med enkle spørsmål. Men ett av paradoksene innenfor feltet har nådd svimlende proporsjoner.

Helt siden det store smellet har universet ekspandert. De fysiske lover, slik vi kjenner de, tilsier at den innover-rettede tiltrekningen fra gravitasjon burde bremse denne ekspansjonen. I stedet blåses universet opp som en ballong, stadig raskere.

«Mørk energi» er navnet forskerne har gitt den mystiske ingrediensen som lar kosmos ekspandere så raskt. Man anslår at 70 prosent av universet består av «mørk energi». Samtidig er det ingen som vet hva dette egentlig er.

– Det er den store elefanten i rommet, og det er veldig frustrerende, sier professor Claudia de Rham, som jobber med teoretisk fysikk hos Imperial College i London.

103 år gammelt mysterium løst

LES SAKEN

Dette kan imidlertid endre seg. De Rham har utviklet en radikal teori som kan være nøkkelen til å forklare hvorfor universet utvider seg raskere og raskere, og også gi en bedre forståelse av den mørke energiens natur. Teorien, som går under navnet «massive gravity (massiv gravitasjon), modifiserer Einsteins generelle relativitetsteori, ved å ta utgangspunkt i at de hypotetiske partiklene (gravitoner) som formidler tyngdekraften, selv har masse. I Einsteins versjon er utgangspunktet at gravitoner ikke har masse.

Dersom gravitoner har masse, vil dette bety at gravitasjonen har en svakere påvirkningskraft over svært store avstander, noe som kan forklare hvorfor ekspanderingen av universet ikke har blitt hemmet.

– En mulighet er at du kanskje ikke trenger å ha mørk energi. Eller kanskje heller at tyngdekraften selv fyller den rollen, sier De Rham.

Kosmisk gåte: Hindrer kanskje galaksen å gå i oppløsning

LES SAKEN

Spøkelse – et uløselig problem

Arbeidet hennes er et gjennombrudd i en århundrelang søken etter en teori som kan forklare massiv gravitasjon. Til tross for gjentatte forsøk, har tidligere versjoner av teorien hatt det heller uheldige trekket at de har spådd det plutselige sammenbruddet til hver eneste partikkel i universet – et uløselig problem matematikere refererer til som et ghost – et spøkelse.

– Særdeles intelligente mennesker har arbeidet med dette, og argumentene deres har vært svært overbevisende. Folk trodde det var umulig å få til en teori som fungerte, sier De Rham.

Til tross for at utsiktene til å lykkes så ut til å være heller små, ga ikke professor De Rham, som også er utdannet pilot og kom seg gjennom flere trinn av European Space Agency sin utvelgelsesprosess for astronauter, opp ideen om å få teorien til å fungere.

– Matte lyver ikke

Men da hun publiserte en grensesprengende artikkel om temaet, med samarbeidspartnerne Gregory Gabadadze (New York University) og Andrew Tolley (Imperial College London), var mottakelsen nærmest fiendtlig.

Ny teori om mørk materie og Big Bang

LES SAKEN

– Folk har store ego. Dersom du sier at «det du gjorde for 40 år siden var faktisk ikke riktig», er de lite mottakelig for å diskutere temaet. Det var ganske tungt, og i fem eller seks år fant vi oss i en slags limbo-tilværelse der argumenter ble sendt frem og tilbake mellom partene, sier De Rham.

Til slutt ble teorien deres stående, og de siste ti årene har den fått stadig mer vind i seilene.

– Det er slik vitenskap fungerer. Når alt kommer til alt, står man igjen med et resultat basert på matematikk og logikk. Dersom regnestykket stemmer, kan ikke være uenig i konklusjonen. Matte lyver ikke, sier De Rham.

Den siste anerkjennelsen på De Rhams gjennombrudd kom i form av hedersprisen Blavatnik Award for Young Scientists, som også inkluderer 100 000 dollar i prispenger (i underkant av én million kroner). To år tidligere vant hun Adams-prisen, en av University of Cambridge sine eldste og mest prestisjefylte priser.

Les også: Universet ser yngre ut

Ett av de store spørsmålene

De Rham er snar med med å påpeke at massiv gravitasjon fortsatt bare en teori. Matematisk sett stemmer alt, men man har ikke empiriske bevis for teorien. Ved hjelp av astronomi med utgangspunkt i gravitasjonsbølger, vil det imidlertid bli mulig å teste ut teorien i løpet av det kommende tiåret, og lengre inn i fremtiden.

– Det ville vært fantastisk dersom man får bevist teorien. Man vet ikke om akkurat det skjer, men det som definitivt kommer til å skje er at vi vil få en mye bedre grunnleggende forståelse av gravitet. Og dette er noe som går så dypt, det er virkelig ett av de store spørsmålene vi jobber med i dag.

De Rhams nyere arbeider fokuserer på andre aspekter ved gravitasjon. Hun er opptatt av hastigheten til gravitasjon, som aldri har blitt nøyaktig målt, og som i teorien burde kunne være raskere en lysets hastighet. Hun undersøker også om gravitet, i likhet med lys, beveger seg i forskjellige hastigheter gjennom forskjellige typer materie. Dersom det gjør det, vil dette innebære at det finnes gravitasjons-regnbuer som kanskje kan være synlige med teleskop laget for å fange opp gravitasjonsbølger.

En ny generasjon av observatorier som arbeider med gravitasjonsbølger, slik som ESAs romobservatorium Lisa, begynner etter hvert å samle inn svake signaler fra kosmos. De Rham håper dette vil bringe oss nærmere noen av svarene.

– Dette kommer til å være vitenskap på veldig høyt nivå, og det kommer til å være helt nydelig.

Oversatt av Henning Scherer Skjørsæter / ABC Nyheter © Guardian News & Media Limited.