DESI kartla mørk energi — og fant at universet ikke er jevnt fordelt.

Universet er antatt å være perfekt ensartet på de største skalaene. Glatt, uniformt, uten noen foretrukket retning — en himmel som ser statistisk identisk ut fra ethvert observasjonspunkt. Denne antakelsen, kalt det kosmologiske prinsippet, er grunnlaget for alle moderne kosmologiske modeller. En ny analyse av data fra Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), publisert i Nature, setter nå denne antakelsen under alvorlig press.

Forskerne Marco Galoppo og Francesco Sylos Labini analyserte hvordan galaksepar orienterer seg i forhold til hverandre i DESI-datasettet. Det de fant var ikke tilfeldighet: galaksepar retter seg langs sammenhengende filamenter og vegger som strekker seg over flere milliarder lysår. På de skalaene der standardmodellen forutsier at stoffordelingen bør smelte inn i uniformitet, viser DESI-himmelen i stedet struktur — retningsbestemt mønstre som ikke svekkes etter hvert som avstandene øker.

Kontrasten med teorien er tydelig. Da laget utførte den samme målingen på simulerte univers bygget fra Lambda Cold Dark Matter-modellen (ΛCDM) — rammen som forener mørkt stoff, mørk energi og vanlig stoff i det mest vellykkede bildet av kosmisk evolusjon som er utarbeidet — produserte simuleringene retningsbestemte signaler langt svakere enn det DESI observerte. Modellens fysikk, skriver forskerne, har ikke etterlatt nok tid siden Big Bang til at strukturer av denne størrelsen kunne ha dannet seg.

Anbefalt lesingJames Webb kartla 164 000 galakser og avdekket det kosmiske nettet i det unge universet

Slik måler DESI universet

DESI, plassert ved Kitt Peak National Observatory i Arizona, er utstyrt med 5 000 robotiserte optiske fibre som simultant kan fange opp spektra av tusenvis av galakser. Ved å måle rødforskyvningen til hver galakse — lys-forlengelsen forårsaket av universets ekspansjon — rekonstruerer DESI den tredimensjonale posisjonen til millioner av objekter. Instrumentet ble designet for å kartlegge mørk energis innflytelse på kosmisk ekspansjon, men det samme datasettet som registrerer den kosmiske akselerasjonen, koder også universitetets geometri i stor skala.

Testen Galoppo og Sylos Labini brukte, er basert på en etablert statistisk metode: å måle sannsynligheten for å finne en galakse i en gitt avstand og retning fra en annen galakse. Hvis det kosmologiske prinsippet holder, bør disse sannsynlighetene ikke avhenge av retning i store skalaer — galaksefordelingen bør være isotrop. I DESI’s nåværende datautgivelse vedvarer det retningsbestemte signalet og fortynnes ikke ved de største observerbare separasjonene.

Hva dataene faktisk viser

Strukturene er ikke de kjente småskala-filamentene i det kosmiske nettet — materietrådene som forbinder galaksehoper og som moderne undersøkelser har kartlagt siden 1980-tallet. Disse filamentene strekker seg over ti til hundrevis av millioner lysår og befinner seg innenfor det intervallet standardsimuleringer reproduserer. Det DESI avslører, ser ut til å være retningsbestemt sammenheng i en kvalitativt større skala: justeringer som vedvarer over avstander på flere milliarder lysår, mer enn hundre ganger skalaen der teorien forutsier at de burde oppløses.

For å sette det i perspektiv: hele Melkeveien er omtrent 100 000 lysår i diameter. Strukturene som er synlige i DESI’s data, er titusener av ganger større enn vår egen galakse.

Lambda-CDM-simuleringer, som inkorporerer den best kjente fysikken for gravitasjon, mørkt stoffs partikkelatferd og forholdene i det tidlige universet, produserer filamentjusteringer på disse skalaene som er markant svakere enn det som er observert. Forfatterne påpeker direkte denne uoverensstemmelsen: strukturer av denne størrelsen burde ikke ha hatt tid til å forme seg under den gravitasjonelle og ekspansive dynamikken modellen beskriver.

Hva studien ikke avgjør

Det kosmologiske prinsippet er en av de mest undersøkte og velfunderte antakelsene i moderne fysikk. Dusinvis av uavhengige undersøkelser gjennom fire tiår har analysert det på ulike skalaer uten å finne statistisk signifikante brudd. DESI-resultatet er derfor ikke en enkel omvelting — det er en spenning som krever uavhengig bekreftelse fra andre instrumenter og analyselaget, før kosmologene begynner å revidere modellene sine.

Forfatterne er eksplisitte om denne varsomheten. Neste steg, skriver de, er måling, ikke spekulasjon: det fullstendige DESI-datasettet (undersøkelsen pågår fortsatt og vil vokse betydelig) og uavhengig kartlegging fra ESAs Euclid-romteleskop vil gi forskerne mulighet til å teste om signalet styrkes, svekkes eller forsvinner med ytterligere data. Statistiske svingninger i store undersøkelser kan produsere tilsynelatende strukturer som forsvinner under nøyere gransking. Uavhengig replikasjon er standarden før et påstått brudd på det kosmologiske prinsippet anses som etablert.

Det er også en metodologisk debatt innen forskningsmiljøet om hvor nøyaktig det kosmologiske prinsippet kan testes: det observerbare universet er endelig, og det er matematisk mulig at strukturen blir uniform på skalaer som rett og slett er for store til å observere. Kritikere av tidligere anisotropi-påstander har gjentatte ganger vist at tilsynelatende storskala-mønstre løser seg opp når statistisk analyse brukes mer strengt, eller når seleksjonseffekter tas i betraktning.

Hva som ville endre seg om funnene bekreftes

Hvis en uavhengig analyse bekrefter det DESI viser, vil konsekvensene for kosmologien ikke være ubetydelige. Det kosmologiske prinsippet er ikke én enkelt ligning, men en bærende antakelse innebygd i hele det matematiske rammeverket som knytter observasjoner til teori. Å stille spørsmål ved det krever at fysikere spør hva som spesifikt er galt: er mørkt stoffs oppførsel i store skalaer annerledes enn det standardmodellen antar? Virker gravitasjonen annerledes ved separasjoner på milliarder av lysår? Bærer det tidlige universet et avtrykk av anisotropi som nåværende modeller sletter for raskt?

Galoppo og Sylos Labini foreslår at funnet kan peke mot at mørkt stoff har uventede store-skala interaksjonsmoder, eller mot kosmologiske modeller som tillater større inhomogenitet enn ΛCDM tillater. Ingen av dem er en mindre revisjon.

Vanlige spørsmål om det kosmologiske prinsippet

Hva er det kosmologiske prinsippet?

Det kosmologiske prinsippet er antakelsen om at universet er homogent (stoff fordelt jevnt i gjennomsnitt) og isotropt (ser likt ut i alle retninger) når det betraktes på skalaer av hundrevis av millioner lysår eller mer. Det har vært grunnlaget for moderne kosmologiske modeller siden Albert Einsteins generelle relativitetsteori første gang ble anvendt på universet som helhet i 1920-årene.

Har noen utfordret det kosmologiske prinsippet før?

Ja. Flere studier fra det siste tiåret har rapportert storskala-strukturer eller retningsbestemte signaler som tilsynelatende er uforenlige med fullstendig isotropi — inkludert den såkaldte Ondskapsaksen i CMB-data, den kosmiske dipolanomalien og nå DESI’s galaksejusteringsresultat. Ingen er ennå bekreftet som et definitivt brudd; hvert har møtt metodologiske debatter og oppfordringer til replikasjon.

Hva er DESI og hvordan skiller det seg fra tidligere undersøkelser?

DESI er det kraftigste spektroskopiske kartleggingsinstrumentet som noensinne er bygget, i stand til simultant å fange opp spektra av opp til 5 000 galakser. Dataene dekker langt større volumer enn tidligere undersøkelser som SDSS, og det er grunnen til at det kan undersøke det kosmologiske prinsippet på skalaer som tidligere var statistisk utilgjengelige.

Kan det være et statistisk artefakt?

Det er mulig. Store undersøkelser kan produsere tilsynelatende justeringer gjennom seleksjonseffekter, ufullstendig himmeldekning eller statistiske svingninger. Forfatterne anerkjenner dette og etterlyser validering. Det fullstendige DESI-datasettet og Euclids uavhengige himmelkart vil gi testen.

Den neste store DESI-datautgivelsen er forventet senere i 2026. Euclid startet sin bredfelt-undersøkelse i 2023 og vil produsere et galaksekart som dekker en tredjedel av himmelen innenfor sin seksårige misjon. Hvis filamentene Galoppo og Sylos Labini rapporterer, overlever denne granskningen, vil det feltet som har styrt kosmologisk tenkning i ett århundre, stå overfor sin mest alvorlige empiriske utfordring.

Referanse: Galoppo M. & Sylos Labini F., «Directional correlations in DESI galaxy pairs challenge the cosmological principle», Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10702-5

Tagger: cosmological principle, Dark Energy Spectroscopic Instrument, DESI, Francesco Sylos Labini, galaxy filaments, Marco Galoppo

Mer som dette

Lyset har alltid skjult et univers med 48 dimensjoner

JWST fant en galakseklynge på 10 milliarder år som ikke burde være så tett

Webb målte et svart hull på 13 milliarder år — det ble dannet før sin egen galakse

De tyngste svarte hullene bygges av andre svarte hull, viser 153 sammenstøt

Fysikere snudde retningen energien flyter gjennom turbulens, og bøyde en 80 år gammel regel

JWSTs røde prikker er sorte hull som vokser ti ganger for raskt