DESI kartlade mörk energi — och fann ett universum som inte är jämnt.

Universum förväntas vara fullständigt ointressant på de största skalorna. Slätt, enhetligt, utan någon föredragen riktning – en himmel som ser statistiskt identisk ut från varje observationspunkt. Detta antagande, kallat den kosmologiska principen, ligger till grund för varje modern kosmologisk modell. En ny analys av data från Dark Energy Spectroscopic Instrument, publicerad i Nature, sätter nu detta antagande under allvarlig press.

Forskarna Marco Galoppo och Francesco Sylos Labini analyserade hur galaxpar orienterar sig relativt varandra i DESI-datamängden. Vad de fann var inte slumpmässighet: galaxparen är inriktade längs sammanhängande filament och väggar som sträcker sig över flera miljarder ljusår. På de skalor där standardmodellen förutsäger att materiefördelningen bör suddas ut till enhetlighet, visar DESI-himlen istället struktur – riktningsmönster som inte blir svagare när avstånden ökar.

Kontrasten mot teorin är skarp. När teamet körde samma mätning på simulerade universum byggda från Lambda Cold Dark Matter-modellen – ramverket som förenar mörk materia, mörk energi och vanlig materia till den mest framgångsrika bilden av kosmisk evolution som någonsin utvecklats – gav simuleringarna riktningssignaler som var mycket svagare än vad DESI observerade. Modellens fysik, skriver forskarna, har inte lämnat tillräckligt med tid sedan Big Bang för att så här stora strukturer skulle hinna bildas.

Rekommenderad läsningJames Webb kartlade 164 000 galaxer och löste upp det kosmiska nätet i det unga universum

Hur DESI mäter universum

DESI, beläget vid Kitt Peak National Observatory i Arizona, har 5 000 robotiska fiberoptik som samtidigt kan fånga spektra från tusentals galaxer. Genom att mäta rödförskjutningen för varje galax – ljusets uttöjning orsakad av universums expansion – rekonstruerar DESI den tredimensionella positionen för miljontals objekt. Instrumentet utformades för att kartlägga mörk energis inflytande på kosmisk expansion, men samma datamängd som kartlägger kosmisk acceleration kodar också universums storskaliga geometri.

Testet som Galoppo och Sylos Labini tillämpade bygger på en väletablerad statistisk metod: att mäta sannolikheten att hitta en galax på ett givet avstånd och riktning från en annan galax. Om den kosmologiska principen håller, bör dessa sannolikheter inte bero på riktning vid stora skalor – galaxfördelningen bör vara isotropisk. I DESI:s nuvarande datarelease består den riktningsberoende signalen och tvättas inte ut vid de största observerbara separationerna.

Vad data faktiskt visar

Strukturerna är inte de välbekanta småskaliga filamenten i det kosmiska nätet – de materietrådar som förbinder galaxhopar och som moderna undersökningar har kartlagt sedan 1980-talet. Dessa filament sträcker sig över tiotals till hundratals miljoner ljusår och ligger väl inom det intervall som standardsimuleringar återger. Vad DESI avslöjar tycks vara riktningskoherens på en kvalitativt större skala: inriktningar som består över avstånd på flera miljarder ljusår, mer än hundra gånger den skala där teorin förutsäger att de bör upplösas.

För sammanhanget: hela Vintergatan är cirka 100 000 ljusår i diameter. Strukturerna som syns i DESI:s data är tiotusentals gånger större än vår egen galax.

Lambda-CDM-simuleringar, som innehåller den bäst kända fysiken för gravitation, mörk materia-partikelbeteende och tidiga universums förhållanden, producerar filamentinriktningar på dessa skalor som är betydligt svagare än observerade. Författarna noterar denna diskrepans direkt: så här stora strukturer borde inte ha haft tid att bildas under de gravitations- och expansionsdynamiker som modellen beskriver.

Vad studien inte avgör

Den kosmologiska principen är ett av de mest granskade och väldokumenterade antagandena inom modern fysik. Dussintals oberoende undersökningar under fyra decennier har testat den på olika skalor och funnit inga statistiskt signifikanta överträdelser. DESI-resultatet är därför inte en enkel omkullkastning – det är en spänning som kommer att kräva oberoende bekräftelse från andra instrument och analysteam innan kosmologer börjar revidera sina modeller.

Författarna är tydliga med denna försiktighet. Nästa steg, skriver de, är mätning, inte spekulation: hela DESI-datamängden (undersökningen pågår fortfarande och kommer att växa avsevärt) och oberoende kartläggning från ESA:s rymdteleskop Euclid kommer att göra det möjligt för forskare att testa om signalen förstärks, försvagas eller försvinner med ytterligare data. Statistiska fluktuationer i stora undersökningar kan producera skenbara strukturer som försvinner vid granskning. Oberoende replikering är standarden innan en påstådd överträdelse av den kosmologiska principen anses vara etablerad.

Det finns också en metodologisk debatt inom forskarsamhället om hur exakt den kosmologiska principen kan testas: det observerbara universum är ändligt, och det är matematiskt möjligt att struktur blir enhetlig på skalor som helt enkelt är för stora att observera. Kritiker av tidigare anisotropipåståenden har upprepade gånger visat att skenbara storskaliga mönster upplöses när statistisk analys tillämpas mer rigoröst eller när selektionseffekter beaktas.

Vad skulle förändras om fyndet håller

Om oberoende analys bekräftar vad DESI visar, är implikationerna för kosmologin inte små. Den kosmologiska principen är inte en enskild ekvation utan ett bärande antagande inbäddat i hela det matematiska ramverk som förbinder observationer med teori. Att utmana den kräver att fysiker frågar vad som specifikt är fel: Är mörk materias beteende på stora skalor annorlunda än vad standardmodellen antar? Fungerar gravitationen annorlunda på separationer av miljarder ljusår? Bär det tidiga universum på ett avtryck av anisotropi som nuvarande modeller raderar för snabbt?

Galoppo och Sylos Labini föreslår att fyndet kan peka mot att mörk materia har oväntade storskaliga interaktionssätt, eller mot kosmologiska modeller som tillåter större inhomogenitet än vad ΛCDM tillåter. Ingetdera är en liten revidering.

Vanliga frågor om den kosmologiska principen

Vad är den kosmologiska principen?

Den kosmologiska principen är antagandet att universum är homogent (materia fördelad jämnt i genomsnitt) och isotropiskt (ser likadant ut i alla riktningar) när det betraktas på skalor av hundratals miljoner ljusår eller mer. Den har varit grundstenen för moderna kosmologiska modeller sedan Albert Einsteins allmänna relativitetsteori först tillämpades på universum som helhet på 1920-talet.

Har någon utmanat den kosmologiska principen tidigare?

Ja. Flera studier under det senaste decenniet har rapporterat storskaliga strukturer eller riktningssignaler som verkar oförenliga med perfekt isotropi – inklusive den så kallade ’Axis of Evil’ i CMB-data, den kosmiska dipolanomalin och nu DESI:s galaxinriktningsresultat. Ingen har ännu bekräftats som en definitiv överträdelse; var och en har mött metodologisk debatt och krav på replikering.

Vad är DESI och hur skiljer det sig från tidigare undersökningar?

DESI är det mest kraftfulla spektroskopiska undersökningsinstrument som någonsin byggts, kapabelt att fånga spektra från upp till 5 000 galaxer samtidigt. Dess data täcker mycket större volymer än tidigare undersökningar som SDSS, vilket är anledningen till att det kan undersöka den kosmologiska principen på skalor som tidigare var statistiskt otillgängliga.

Kan detta vara en statistisk artefakt?

Det är möjligt. Stora undersökningar kan producera skenbara inriktningar genom selektionseffekter, ofullständig himmeltäckning eller statistiska fluktuationer. Författarna erkänner detta och efterlyser validering. Hela DESI-datamängden och Euclids oberoende himmelskartor kommer att tillhandahålla testet.

Nästa stora DESI-datarelease förväntas senare under 2026. Euclid påbörjade sin breda undersökning 2023 och kommer att producera en galaxkarta som täcker en tredjedel av himlen under sitt sexåriga uppdrag. Om filamenten som Galoppo och Sylos Labini rapporterar överlever den granskningen, kommer det fält som har styrt kosmologiskt tänkande i ett sekel att ställas inför sin allvarligaste empiriska utmaning.

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

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

Mer som detta

Webb hittade en galaxhop på 10 miljarder år som är tätare än modellerna tillåter

Ljuset har alltid gömt ett universum med 48 dimensioner

Webb mätte ett 13 miljarder år gammalt svart hål — det bildades före sin egen galax

Webb hittade en galax flera gånger tyngre än Vintergatan — och den roterar inte

De tyngsta svarta hålen byggs av andra svarta hål, visar 153 krockar

Kosmos spöklika hårddiskar: Varför de största svarta hålen består av luft