Nästa gång du äter en blåbärsmuffin (eller chokladchips) fundera över vad som hände med blåbären i smeten när den gräddades. Blåbären började pressas ihop, men när muffinsen expanderade började de röra sig ifrån varandra. Om du kunde sitta på ett blåbär skulle du se alla andra flytta ifrån dig, men detsamma gäller för alla blåbär du väljer. I denna mening är galaxer mycket som blåbär.

Sedan Big Bang, universum har expanderat. Det märkliga faktum är att det inte finns någon enskild plats från vilken universum expanderar, utan snarare rör sig alla galaxer (i genomsnitt) bort från alla andra. Ur vårt perspektiv i Vintergatans galax, det verkar som om de flesta galaxer rör sig bort från oss – som om vi är mitten av vårt muffinsliknande universum. Men det skulle se exakt likadant ut från vilken annan galax som helst – allt rör sig bort från allt annat.

För att göra saken ännu mer förvirrande, nya observationer tyder på att hastigheten för denna expansion i universum kan vara olika beroende på hur långt bort du ser tillbaka i tiden. Dessa nya uppgifter, publiceras i Astrofysisk tidskrift , indikerar att det kan vara dags att revidera vår förståelse av kosmos.

Hubbles utmaning

Kosmologer karakteriserar universums expansion i en enkel lag känd som Hubbles lag (uppkallad efter Edwin Hubble – även om många andra faktiskt föregick Hubbles upptäckt). Hubbles lag är observationen att mer avlägsna galaxer rör sig bort i snabbare takt. Det betyder att galaxer som ligger i närheten rör sig iväg relativt långsamt i jämförelse.

Förhållandet mellan hastigheten och avståndet för en galax bestäms av "Hubbles konstant", vilket är cirka 44 miles (70 km) per sekund per Mega Parsec (en längdenhet inom astronomi). Vad detta betyder är att en galax vinner cirka 50, 000 miles per timme för varje miljon ljusår den är borta från oss. Under den tid det tar dig att läsa den här meningen rör sig en galax på en miljon ljusårs avstånd bort med cirka 100 mil extra.

Denna expansion av universum, med närliggande galaxer som rör sig långsammare än avlägsna galaxer, är vad man förväntar sig för ett likformigt expanderande kosmos med mörk energi (en osynlig kraft som får universums expansion att accelerera) och mörk materia (en okänd och osynlig form av materia som är fem gånger vanligare än normal materia). Detta är vad man också skulle observera av blåbär i en expanderande muffins.

Historien om mätningen av Hubbles konstant har varit fylld av svårigheter och oväntade avslöjanden. 1929, Hubble själv trodde att värdet måste vara cirka 342, 000 miles per timme per miljon ljusår – ungefär tio gånger större än vad vi mäter nu. Precisionsmätningar av Hubbles konstant genom åren är faktiskt det som ledde till den oavsiktliga upptäckten av mörk energi. Strävan efter att ta reda på mer om denna mystiska typ av energi, som utgör 70 % av universums energi, har inspirerat lanseringen av världens (för närvarande) bästa rymdteleskop, uppkallad efter Hubble.

Kosmisk showstopper

Nu verkar det som att denna svårighet kan fortsätta som ett resultat av två mycket exakta mätningar som inte stämmer överens med varandra. Precis som kosmologiska mätningar har blivit så exakta att värdet på Hubble-konstanten förväntades bli känt en gång för alla, det har istället visat sig att saker och ting inte är meningsfulla. Istället för ett har vi nu två häpnadsväckande resultat.

På ena sidan har vi de nya mycket exakta mätningarna av den kosmiska mikrovågsbakgrunden – efterglöden från Big Bang – från Planck-uppdraget, som har mätt Hubble-konstanten till cirka 46, 200 miles per timme per miljon ljusår (eller med hjälp av kosmologernas enheter 67,4 km/s/Mpc).

På andra sidan har vi nya mätningar av pulserande stjärnor i lokala galaxer, också extremt exakt, som har mätt Hubble-konstanten till 50, 400 miles per timme per miljon ljusår (eller med hjälp av kosmologernas enheter 73,4 km/s/Mpc). Dessa är närmare oss i tiden.

Båda dessa mätningar hävdar att deras resultat är korrekt och mycket exakt. Mätningarnas osäkerheter är bara cirka 300 miles per timme per miljon ljusår, så det verkar verkligen som att det är en betydande skillnad i rörelse. Kosmologer hänvisar till denna oenighet som "spänning" mellan de två mätningarna - de drar båda statistiskt resultat i olika riktningar, och något måste knäppas.

Ny fysik?

Så vad kommer att knäppa? Just nu är juryn ute. Det kan vara så att vår kosmologiska modell är fel. Vad man ser är att universum expanderar snabbare i närheten än vad vi skulle förvänta oss baserat på mer avlägsna mätningar. Cosmic Microwave Bakgrundsmätningarna mäter inte den lokala expansionen direkt, utan snarare härleda detta via en modell – vår kosmologiska modell. Detta har varit oerhört framgångsrikt när det gäller att förutsäga och beskriva många observationsdata i universum.

Så även om den här modellen kan ha fel, ingen har kommit på en enkel övertygande modell som kan förklara detta och, på samma gång, förklara allt annat vi observerar. Till exempel kan vi försöka förklara detta med en ny gravitationsteori, men då passar inte andra observationer. Eller så kan vi försöka förklara det med en ny teori om mörk materia eller mörk energi, men då passar inte ytterligare observationer – och så vidare. Så om spänningen beror på ny fysik, det måste vara komplext och okänt.

En mindre spännande förklaring kan vara att det finns "okända okända" i datan orsakade av systematiska effekter, och att en mer noggrann analys en dag kan avslöja en subtil effekt som har förbisetts. Eller så kan det bara vara statistisk slump, som kommer att försvinna när mer data samlas in.

Det är för närvarande oklart vilken kombination av ny fysik, systematiska effekter eller nya data kommer att lösa denna spänning, men något måste ge. Den expanderande muffinsbilden av universum kanske inte fungerar längre, och kosmologer är i en kapplöpning om att vinna en "stor kosmisk bake-off" för att förklara detta resultat. Om ny fysik krävs för att förklara dessa nya mätningar, då blir resultatet en häpnadsväckande förändring av vår bild av kosmos.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.