Mycket mystik omger mörk energi och den kosmologiska konstanten, de proxyer som används för att förklara universums accelererande expansion. Ny forskning tyder på att en tidig modell av mörk energi presenterar en konkurrerande teori som erbjuder alla fördelar med nuvarande modeller utan det bagage som kommer i samband med den kosmologiska konstanten.

Universum expanderar inte bara utan gör det i en accelererande takt. Än, trots att astronomer, kosmologer och fysiker har varit medvetna om detta i två decennier, kraften som driver denna expansion är fortfarande okänd. En platshållare eller proxy för denna kraft, mörk energi – en mjuk vätskeliknande komponent som fyller universum med ett negativt tryck – har infogats i kosmologiska standardmodeller med den kosmologiska konstanten (representerad av symbolen lambda) som används för att definiera den accelerationen.

Men ändå, den sanna naturen hos detta viktiga element i universum undviker oss. Ny forskning publicerad i New Astronomy av Luz Ángela García, fysiker och astronom vid Universidad ECCI, Bogotá, Colombia och hennes medförfattare, Leonardo Castañeda och Juan Manuel Tejeiro från Observatorio Astronómico Nacional, Universidad Nacional de Colombia, Colombia, föreslår ett nytt tillvägagångssätt för att lösa denna kosmiska gåta.

"Vårt arbete är ett förslag på en kandidatmodell för mörk energi, som ett alternativ till den vanliga kosmologiska konstanten, säger García, motsvarande författare till studien. "Denna teoretiska modell ger en möjlig förklaring till den nuvarande accelererade expansionen av universum." Hon fortsätter med att förklara att den nya aspekten av tidningen är att den antyder att den kosmologiska konstanten kanske inte behövs för att beskriva mörk energi, sålunda undviker man vissa svårigheter som den presenterar – nämligen den massiva divergensen mellan konstantens teoretiska förutsägelse och dess experimentella värde.

"Den kosmologiska konstanten har allvarliga teoretiska problem. Många alternativa modeller har föreslagits, men några av dem måste vara mycket matematiskt komplexa för att ge en fysisk tolkning av fenomenen, " säger García. "Vi presenterar en helt annan form av mörk energi som genom konstruktion producerar den accelererade expansionen i detta skede av universum, men utvecklas också med rödförskjutning; därför, det kan kopplas till andra astronomiska observationer i det förflutna." den "tidiga mörka energimodellen" (EDE) – en grupp modeller som ser mörk energi verka i det tidiga universum – som föreslås av García och hennes medförfattare efterliknar beteendet som beskrivs av den kosmologiska konstanten och kan hjälpa forskare att förstå om alternativa modeller till nuvarande mörk energiteorier är möjliga.

Än, samtidigt som de föreslår en radikal omskakning av mörkerenergiparadigmet, Garcías arbete bygger i hög grad på de upptäckter och metoder som föregick det. "Vi använde ljusstyrka avstånd från supernovor typ Ia - kallade standardljus eftersom deras regelbundenhet i termer av ljusstyrka betyder att de kan användas av astronomer för att göra avståndsmätningar - på samma sätt som Nobelpristagarna från 2011 använde dem för att upptäcka den accelererade expansionen av universum, " säger astronomen. "Dessutom, vi inför begränsningar från den kosmiska mikrovågsbakgrunden och mätningar av Hubble-parametern från baryon akustisk svängning (fluktuationer i densiteten av vardaglig baryonmateria, det är, materia som består av protoner och neutroner)."

Tiden är inne för en kritisk bedömning av mörk energi och den kosmologiska konstanten. medan mysteriet kring den accelererande expansionen av universum består, modern kosmologi har förbättrats till en sådan grad att det ser mer rimligt ut än någonsin att hitta sin lösning. "Det är en mycket intressant tid för kosmologi, med många pågående och framtida undersökningar som syftar till att upptäcka mörk energi och dess natur. Projekt som DES (Dark Energy Survey), DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), eBOSS (extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey), och Euklid, bland många andra, inför snäva begränsningar för rimliga kandidater för mörk energi, " säger García. "Inom en snar framtid, vi kommer att ha en spektakulär 3D-karta med fördelningen av galaxerna i universum, och med det, vi kommer att avslöja de ultimata egenskaperna hos mörk energi."

García tillägger att hon och hennes medförfattare tycker att deras teoretiska modell är en övertygande beskrivning av mörk energi och dess effekter, jämföra väl med den standardmässiga kosmologiska konstanten samtidigt som man inte ådrar sig de grundläggande frågorna som fortfarande är öppna med den senare. "Universum är fullt av mysterier och mörka och oförklarade materia-energikomponenter. Jag känner mig väldigt hedrad och upphetsad över att jag kan tänka på dessa grundläggande aspekter av universum för att leva, " avslutar García. "Jag blev inspirerad att göra en karriär inom astronomi sedan jag var liten, och det är inte lätt för en kvinna och speciellt i ett utvecklingsland, men jag är övertygad om att vetenskapen kommer att löna sig och att universum kommer att fortsätta att överraska oss."