Av Ariel Goobar
I början på 1990 talet rådde stor optimism bland teoretiska partikelfysiker och kosmologer: Man var äntligen på väg att förstå universums begynnelse och innehåll. De banbrytande observationer av den kosmiska mikrovågsbakgrunden som gjordes med COBE-satelliten hade resulterat i detektionen av små skillnader i strålningsintensitet i olika riktningar. Dessa gav en unik bild av de förhållanden som rådde i universum några hundra tusen år efter Big Bang. Själv hade jag precis kommit till Lawrence Berkeley Laboratory (LBL) när George Smoot höll det historiska seminariet där COBE-mätningarna presenterades. Upphetsningen visste inga gränser. Vid LBL ingick jag i supernovagruppen som då leddes av Richard Muller och George Smoot. Kosmologiprojektet som jag kom att arbeta med leddes av Carl Pennypacker och Saul Perlmutter.
Vid tiden fanns det vissa astronomer som hävdade att Typ Ia-supernovor (SNIa), som både lyser väldigt starkt och alltid förefaller ha en bestämd intensitet, kunde användas för att bestämma kosmologiska avstånd. LBL-projektet gick ut på att göra en precisionsmätning av universums expansionshistoria för att på så sätt ”väga” universums innehåll. Den enkla principen är att ju större kosmisk masstäthet desto större inbromsning av expansionen. Det rådde dock stor skepsis bland många astronomer. Dels hade ingen lyckats hitta en supernovaexplosion som var tillräckligt långt bort för att uppnå målet, dels rådde det olika meningar om supernovorna verkligen var tillförlitliga standardljuskällor. Supernovagruppen på LBL var under stor press att visa att man gjorde framsteg: en internutredning där man bjudit in områdets auktoriteter hade inte ställt sig särskilt positiv till den forskningen som bedrevs. Under tumultet som följde gjorde LBL-ledningen en omorganisation av gruppen och Saul Perlmutter blev den nya gruppledaren.
Mot alla odds hittade vårt team under våren 1992 SNIa-kandidater med Isaac Newton-teleskopet på La Palma. För flera av dessa fanns det en rimlig chans att de hade tillräckligt stor rödförskjutning för att kunna användas för att mäta universums masstäthet. Det blev till slut Saul och jag som med stor vånda valde kandidaten på vilken vi skulle komma att satsa hela vår (och andras!) teleskoptid. Supernovan, som kom att benämnas SN1992bi, gjorde oss inte besvikna: efter ett tiotal misslyckade försök (dåligt väder, jordbävningar, trasiga instrument med mera) fick vi ett förlösande fax från Cambridgeastronomen Richard Ellis som lyckats få ett spektrum av supernovans värdgalax som visade att rödförskjutningen var z=0,458. Världsrekord!
Kritiken blev nu något mildare och vi fick utökad teleskoptid. Detta möjliggjorde upptäckten av avlägsna supernovor i en allt snabbare takt. Hela 42 stycken blev det fram till och med 1998. Under tiden blev vi uppmärksammade på en publikation som hävdade att Einsteins ökända kosmologiska konstant, inte kunde försummas. Einstein hade infört konstanten på fel grunder 1917 i ett försök att förklara att vi kunde leva i ett statiskt universum. Einstein sägs ha kallat ”hans livs största blunder”, och bland teoretiska fysiker var den extremt impopulär, då den svarade mot ett orimligt värde om man gjorde en kvantmekanisk tolkning, den så kallade vakuumenergin.
Under flera månader klurade Saul och jag på vad det skulle betyda för våra mätningar om nu den kosmologiska konstanten inte var noll. Vid första anblicken betydde det att vi hade ett stort problem: massan hos galaxerna skulle få universum att sakta ner expansionen, emedan konstanten skulle få motsatta effekt. Hur skulle vi då kunna tolka mätningarna när det fanns två tänkbara ”drivkrafter” som dessutom hade motsatt inverkan på expansionen?
Efter en del klurande kom vi fram till att vi faktiskt borde både kunna väga universum och mäta värdet på Einsteins kosmologiska konstant om vi valde rätt strategi med våra supernovaobservationer. Nyckeln var att utnyttja vetskapen om hur de olika energidensiteterna ändras med kosmisk tid, vilket vi publicerade i en artikel 1995.
Vi fick faktiskt rätt. Mätningarna som publicerades mellan 1998 och 1999 kom att förändra den rådande uppfattningen om universums innehåll: den repulsiva komponenten dominerar den kosmiska sammansättningen och universums expansion accelererar!
Genombrottet ledde till att Saul Perlmutter belönades med Nobelpriset i fysik 2011, tillsammans med Brian Schmidt och Adam Riess. Schmidt och Riess hade gjort oberoende avståndsmätningar av supernovor och kom fram till samma överraskande resultat. Einstein hade inte haft helt fel trots allt!? Det råder idag viss tvekan om det verkligen handlar om vakuumenergin som svarar mot den kosmologiska konstanten eller om det är ett ännu mer mystiskt fenomen som har kommit att kallas ”mörk energi”. Jakten på förklaringen till vad det är som orsakar universums acceleration fortsätter!