A titokzatos sötét energia új fajtájára bukkanhattak

19960

A titokzatos sötét energia egy korábban ismeretlen, primordiális formája magyarázhatja, hogy miért látszik gyorsabban tágulni az univerzum, mint azt az elméletek megjósolják. Kozmológia kutatók egy második típusú, az Ősrobbanás utáni 300 000 évben létező sötét energia nyomaira bukkanhattak; ez az a különös anyag, ami a világegyetemünket gyorsulva tágulásra kényszeríti.

Két különálló tanulmányban számolnak be (egyelőre mindkettő csak az arXiv oldalán érhető el itt és itt) a chilei ATC (Atacama Cosmology Telescope) távcső 2013 és 2016 között gyűjtött adatai között detektált korai sötét energia első nyomairól. Ha a felfedezéseket megerősítik, azzal megoldódhat a korai univerzumot övező, régóta fennálló rejtély, miszerint a korai világegyetem nem egyeztethető össze a ma mérhető tágulás sebességével. A mérési adatok még csak előzetesek, így nem bizonyítják egyértelműen a sötét energia e formájának létezését.

Az Atacama Cosmology Telescope mérései alapján úgy tűnik, hogy a korai univerzumban kétféle sötét energia létezhetett. (Forrás: Giulio Ercolani / Alamy)

Mindkét publikálás előtti tanulmány szerzői (az egyik kutatócsoport az ACT távcső csapata, a másik egy független kutatócsoport) kiemelik, hogy egyelőre még nem elég meggyőzőek az adatok ahhoz, hogy magabiztosan kijelenthessük a korai sötét energia létezését. További ACT mérésekkel, illetve az antarktiszi South Pole Telescope támogatásával precízebben letesztelhetik az eredményeiket. Ha bebizonyosodik, hogy valóban létezett korai sötét energia a fiatal univerzumban, akkor ennek erősen meg kell majd jelennie a két távcső adataiban.

Kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás

Az ACT és a South Pole Telescope is a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást (CMB, az angol elnevezésből) térképezik fel, annak a primordiális sugárzásnak a szerkezetét, amit sokszor az Ősrobbanás utófénylésének is szoktak nevezni. A CMB a kozmológusok egyik fő alappillére az univerzum megismeréséhez. A CMB égbolton fellelhető, aprócska változásainak felmérésével találtak bizonyítékokat a kozmológia standard modelljére is; ez az univerzum fejlődését három fő összetevővel írja le: sötét energia, a hasonlóan titokzatos sötét anyag (ami a galaxisok keletkezésének fő mozgatója), valamint a rendes anyag (ami a világegyetem teljes tömegének és energiájának kevesebb mint 5%-át teszi ki).

A napjainkban rendelkezésre álló legpontosabb CMB térképeket az Európai Űrügynökség (ESA) 2009 és 2013 között működő Planck felmérése alatt gyűjtötték össze. Az adatok alapján, ha feltételezzük, hogy a kozmológia standard modellje helyes, ki lehet számítani, hogy pontosan milyen sebességgel kellene, hogy táguljon ma a világegyetem. Az elmúlt körülbelül egy évtizedben azonban az egyre precízebb mérések alapján úgy fest, hogy ennél mintegy 5-10%-kal nagyobb a tágulás sebessége.

Elméleti fizikusok rengeteg különféle módosítását vezették be a standard modellnek, ami megmagyarázhatja ezt a különbséget. Két évvel ezelőtt Marc Kamionkowski (John Hopkins Egyetem) és munkatársai egy új összetevőt javasoltak, a korai sötét energiát. Ez egy olyan folyadékszerű anyag lenne, amely átitatta az univerzumot, azonban az Ősrobbanás utáni néhány százezer évben eltűnt.

A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás térképe, amit a 2009 és 2013 között működő Planck felmérés során készítettek. (Forrás: ESA, Planck Collaboration)

A korai sötét energia a mai ,,normális” sötét energiával ellentétben nem lett volna olyan erős, hogy gyorsuló tágulást okozzon; viszont hozzájárulhatott, hogy az Ősrobbanás során kialakult plazma hamarabb lehűljön, mint egyébként tette volna. Ez befolyásolná, hogyan kell helyesen értelmezni a CMB adatait, különös tekintettel az univerzum korára és a tágulás sebességére (amelyek azon alapulnak, milyen messzire juthattak el a hanghullámok a plazmában, mielőtt lehűlve gázzá alakult).

A két legfrissebb kutatás szerint az ACT térképe a CMB-ről jobban passzol a korai sötét energiát is tartalmazó modellhez, mint a standard modellhez. A CMB-t és az ACT adatait a korai sötét energia figyelembevételével vizsgálva az univerzumunk most 12,4 milliárd éves, körülbelül 11%-kal fiatalabb, mint a standard modellel számolt 13,8 milliárd év. Ennek megfelelően a jelenlegi tágulási sebesség körülbelül 5%-kal gyorsabb, mint a standard modell szerinti, ami közelebb van a mai mérésekhez.

Maradnak kérdések

Colin Hill, az ACT kutatócsoportjának tagja és az új tanulmány egyik szerzője eredetileg maga is szkeptikus volt a korai sötét energiát illetően, így az eredményeik még őt is meglepték. Megnyugtató viszont, hogy két független társaság is ugyanarra az eredményre jutott. Silvia Galli kozmológus asztrofizikus szerint azonban az ACT adatok inkonzisztensek a Planck csapat számításaival, és habár az ACT polarizációs adatai valóban a korai sötét energia létezését támogatják, még nem tiszta, hogy más mérési adatai (pl. a CMB hőmérséklete) is alátámasztják a felfedezést.

Éppen ezért is elengedhetetlen a South Pole Telescope méréseivel összevetni az eredményeket. Az mindenképpen elmondható, hogy az ACT új eredményei roppant izgalmasak, és fontos folyamatosan különféle modelleket megvizsgálnunk ahhoz, hogy minél pontosabban megismerhessük az univerzumunkat.

Forrás: Nature

Hozzászólás

hozzászólás