Hetedhéthatár | Sötét anyag – sötét energia (5. rész)

Népszerű tudomány

Sötét anyag – sötét energia (5. rész)

Kitartóan keresik a sötét anyagot a fizikusok. Mértékadó becslések szerint a világegyetem anyagának mintegy 22%-a sötét anyag. Azért sötét, mert nem bocsát ki fényt, sem másféle, számunkra érzékelhető sugárzást. Sötétnek nevezhetjük azért is, mert egyelőre a sötétben tapogatózunk mibenlétét illetően. Ugyancsak ismeretlen jellege miatt kapta a sötét jelzőt az az energia, amely a gravitáció ellen hatva a világegyetem egyre gyorsuló tágulását okozza, ennek arányát 73%-ra teszik az össztömegben, így mindössze 5% marad a világegyetem látható, ismert összetevőire, a csillagokra.

A sorozat 1–4. részeiben bemutattuk a sötét anyag lehetséges alkotórészeit és a megismerésükre indított fizikai kísérleteket. A feltételezett WIMP (Weakly Interacting Massive Particle, gyengén kölcsönható, tömeggel rendelkező) elemi részecskéket földalatti laboratóriumokban, az eget figyelő mérőrendszerekben, hatalmas részecskegyorsítókban keresik. A sötét anyag után most megkezdjük a sötét energia bemutatását.

*

Egyre gyorsuló ütemben tágul a világegyetem, jelentette be 1998-ban két nemzetközi kutatócsoport a Hubble-űrteleszkóp mérési adatai alapján. A szenzációs hír azonnal élénk szakmai vitákat indított el. Az első, természetes reakció a kétkedés volt. Stephen Hawking, a kozmológia nagy alakja Al Gore akkori amerikai alelnök kérdésére úgy foglalt állást, hogy szerinte komolyan megkérdőjelezhető a mérések pontossága.

A hír hallatán bizonyára sokan feltették magukban újra azokat a kérdéseket, amelyeket gyerekkorukban tettek fel legutóbb: mekkora a világmindenség, milyen a jövője, lesz-e és milyen vége lesz a történetének? A válasz keresése előtt rögtön szögezzük le, hogy ezekre a kérdésekre ma sincs egyértelmű és biztos válaszunk, ahogy nem volt évtizedekkel ezelőtt szüleinknek, tanárainknak sem. Ezt tükrözi a szóhasználat is. A világegyetem gyorsuló tágulását a sötét energiával magyarázzák a fizikusok. A sötét szó arra utal, hogy ma szinte semmit sem tudunk a sötét energia mibenlétéről.

1929-ben Edwin Hubble csillagász fedezte fel, hogy a világegyetem tágul, bármerre is nézünk, a távoli csillagrendszerek, a galaxisok egyre távolodnak. A világegyetemet korábban évezredeken át változatlannak, statikusnak tartották. A 20. században született meg az ősrobbanás, a nagy bumm (big bang) elmélete. Tizenötmilliárd évvel ezelőtt a világegyetem végtelen kis méretű és végtelen nagy sűrűségű volt, majd tágulni és hűlni kezdett. Ez a tágulás a jövőben vagy minden határon túl folytatódik vagy egyszer megáll és megkezdődik a nagy reccshez vezető összehúzódás. A két ellentétes lehetőség között lényegében az univerzum tömege, az univerzumban levő anyag mennyisége dönt. Természetesen ezt sem ismerjük kellő pontossággal, így bizonytalanok vagyunk a sok milliárd évvel távolabbi jövőt illetően. Mostanáig az állandó tágulást egyre lassulónak gondolták, vagyis a tágulás sebessége egyre kisebb és kisebb, a testek közti tömegvonzás, a gravitáció a tágulás ellen hat.

Az új felismerés szerint a tágulás üteme nem lassul, hanem éppen növekszik, a tágulás üteme napról napra nő. Ez csak úgy lehetséges, ha valamilyen erőhatás a gravitációs vonzás ellen hat. A fizikusok erről rögtön Einsteinre gondoltak. Einstein 1916-ban tette közzé az általános relativitáselméletet. Egyenleteiből kikövetkeztethetően a világegyetem változik, tágul vagy összehúzódik. Az akkori ismeretekre támaszkodó közfelfogás viszont a világegyetemet állandónak, változatlannak tartotta. Einstein ezért egy kiegészítő tagot illesztett az egyenleteibe, hogy azok statikus világegyetemhez vezessenek, ez a kozmológiai állandó. Később a világegyetem tágulására vonatkozó bizonyítékokat megismerve ezt a lépését élete legnagyobb tévedéseként emlegette.

Évtizedeken át nem is esett szó az antigravitációs hatások esetleges létezéséről. Az ősrobbanás elmélet részleteinek a kidolgozása során a nyolcvanas években azonban kiderült, hogy a világegyetem történetéről rendelkezésünkre álló tényanyag úgy írható le jól, ha feltételezzük, hogy az ősrobbanás utáni első másodperc legelején, egy elképzelhetetlenül rövid időszakasz alatt fantasztikus gyorsasággal tágult a világegyetem. Az inflálódás és a felfúvódás kifejezéseket használja erre a folyamatra a szakirodalom. Az új bejelentés szerint az egyre gyorsuló tágulás, vagyis az antigravitációs hatások nem csak az első másodperc törtrészében hatottak, hanem azóta is folyamatosan jelen vannak.

Ez az antigravitációs erőhatás nem tévesztendő össze a tudományos fantasztikus regényekben és a bulvársajtóban időnként felbukkanó antigravitációs szenzációkkal. Ezek közül egy magyar felismerés a kedvencem: a bibliai Noé antigravitációs fából építette a bárkáját. Az elgondolás ismeretterjesztő cikkek félreértéséből származott. A nyolcvanas évek közepén E. Fischbach amerikai fizikus Eötvös Loránd mérési adatainak az újrafeldolgozása során arra következtetett, hogy a természetben a négy ismert kölcsönhatás mellett létezik egy ötödik kölcsönhatás, amely rövid távon ellene hatna a gravitációnak. Eötvös kísérleti anyagai között kígyófa is szerepelt, honfitársnőnk szerint ez volt Noé építőanyaga. Fischbach elképzelését jó néhány komoly próbálkozás ellenére azóta sem sikerült igazolni, de az antigravitáció szelleme időnként újra kísért. Tíz éve a mágneses térben lebegő, forgó szupravezető antigravitációs, súlycsökkentő hatása keltett múló szenzációt, az első bejelentést azóta sem követte független megerősítés.

A Chandra-űrteleszkóp felvételei alapján amerikai kutatók megállapították, hogy mintegy 6 milliárd éve alaposan megváltozott a világegyetem tágulásának a tempója. Korábban egyre lassuló ütemben, az utóbbi 6 milliárd évben viszont egyre gyorsuló ütemben tágult az univerzum. A röntgen hullámhossztartományban dolgozó Chandra-űrteleszkóp felvételein 1–8 milliárd fényév távolságban fekvő 26 galaxishalmazt tanulmányoztak. A megfigyelési adatok szerint a múltban a sötét energia sűrűsége nem változott gyorsan az idővel, esetleg állandó is lehetett, összhangban az Einstein által bevezetett kozmológiai állandó fogalmával. Ha a sötét energia változatlan, akkor az univerzum örökké tágulni fog. A korábbi drámai forgatókönyvek, a világegyetem önmagába való összeomlása („nagy reccs”), és a galaxisoktól az atomokig mindennek a szétszakadása („nagy szétszakadás”) bekövetkezése ezek szerint kizárható. Az adatok kiértékelése során egyetlen fontos feltevéssel éltek a kutatók: a hatalmas galaxishalmazokban a forró gáz és a sötét anyag aránya valamennyi halmazban azonos. Ha ez a feltevés igaz, akkor meghatározható a tágulás ütemének változása. A világegyetem kezdetben lassuló ütemben tágult, a gyorsuló ütemű tágulás mintegy 6 milliárd éve kezdődött el és azóta tart.

Következő rész

Print Friendly, PDF & Email

Hozzászólások

Nincs hozzászólás ehhez: “Sötét anyag – sötét energia (5. rész)”



Szóljon hozzá!



Archívum

Hirdetés