Az eddigi legjobb képek az Ősrobbanás nyomairól

A Déli-sark környékén telepített új teleszkóp - átnézve a vékony sarkvidéki légrétegeken - minden eddiginél részletesebb képeket készített a kozmikus háttérsugárzásról. Újabb bizonyítást nyert, hogy az Univerzum 95%-át sötét anyag és energia uralja.

Az Univerzum részlete kb. 400 000 évvel az Ősrobbanás után. Az eltérő színek eltérő hőmérsékleteket és anyagsűrűségeket jelentenekAcbar

Az Acbar (Arcminute Cosmology Bolometer Array Receiver) nevű műszert az amerikai Amundsen-Scott-állomáson lévő Viper-teleszkópra telepítették, amely a vékony sarkvidéki légköri rétegek miatt ideális körülmények között végezheti munkáját. A műszerrel apró ingadozások után kutatnak az ún. kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásban, amelyet a kozmológusok az Univerzum születéséhez vezető kezdeti esemény (Ősrobbanás) fő bizonyítékának tekintenek.

Az Acbar új adatai minden eddiginél részletesebb képeket nyújtanak a háttérsugárzásról, s megerősítik azokat az elméleti modelleket, amelyek szerint

- az Univerzum energiájának kb. 30%-a a számunkra még ismeretlen természetű sötét anyag formájában van jelen;
- az Univerzum energiájának még nagyobb hányadát, kb. 65%-át a még titokzatosabb sötét energia adja;
- a sötét energia feltételezett taszító hatása miatt az Univerzum jelenleg is gyorsulva tágul.

Mindezek alapján Világegyetemünknek mindössze kb. 5%-a az, amit fénylő anyagnak nevezhetünk (tehát látunk is), s amely a csillagok és a bolygók építőanyaga.

Az új képeken minden korábbinál részletesebben figyelhetők meg azok az ősanyagban lévő sűrűségingadozások, amelyekből a mai nagy galaxishalmazok fejlődtek ki.

A legősibb sugárzás

Az Ősrobbanás egyik legfontosabb bizonyítéka az égbolt minden irányában egyformán mérhető mikrohullámú háttérsugárzás, amelyet Penzias és Wilson fedezett fel 1965-ben. George Gamow már 1940-ben feltételezte, hogy ha valóban bekövetkezett a Nagy Bumm az Univerzum születésekor, akkor a robbanáskor keletkező sugárzás legyengült maradványait ma is meg kell találnunk a világűrben. Ez a sugárzás eredetileg a robbanás fénye volt, de időközben hullámhossza megnyúlt, így már csak a mikrohullámú tartományban mérhető.

Az Ősrobbanást követő időszakban az Univerzumban elképzelhetetlenül nagy hőmérséklet uralkodott, így az anyag csak kezdetleges formájában, plazma állapotban volt jelen. Háromszázezer évvel a Nagy Bumm után a Világegyetem éppen annyira lehűlt, hogy a kósza atommagok és elektronok atomokká egyesülhessenek. Ez volt az a pillanat, amikor a háttérsugárzás is elindult útjára, mivel már nem nyelték el folyton a szabad elektronok.

A galaxishalmazok csírái és a felfúvódás

A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás egyik legfőbb jellegzetessége, hogy minden irányból közel egyenletes hőmérsékleten (2,73 Kelvin) érkezik. Roppant fontosak azonban a sugárzásban tapasztalható apró ingadozások, amelyeket a Cosmic Background Explorer nevű amerikai műhold talált meg először, még 1992-ben (a műhold századszázaléknyi eltérésekre bukkant, lásd a lenti képen). A sugárzás hőmérsékletingadozásai ugyanis az ősanyag sűrűségingadozásai miatt alakultak ki. Ez arra utal, hogy az ősanyagban kisebb-nagyobb gócok, csomók léteztek, s ezek növekedésével, a sötét anyag vezérletével alakultak ki a mai galaxishalmazok. Ezen ősi sűrűségingadozások nélkül nem tudnánk magyarázni létezésüket.

1992 óta fokozatosan egyre finomabb mérések készültek a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás hőmérsékletingadozásairól. Az eredmények azt is megerősítették, hogy a Világegyetem közvetlenül születése után drámai felfúvódáson ment keresztül. Az Ősrobbanás e módosított elmélete, mely szerint az Univerzum közvetlenül kialakulása után, a legelső másodperctöredékben hirtelen és hatalmas kiterjedésen ment keresztül, 1980-ban látott napvilágot (inflációs modell).

Lapos Univerzum

2000 áprilisában egy nemzetközi kutatócsoport az első meggyőző bizonyítékkal állt elő arra, hogy Világegyetemünk "lapos", azaz az Univerzumban lévő anyag sűrűsége közel esik az ún. kritikus értékhez. A mérésekhez léggömböt alkalmazó Boomerang-program minden korábbinál pontosabban vizsgálta a háttérsugárzás hőmérséklet-eloszlását.

Az Univerzum jelenleg tágul, de ez nem jelenti azt, hogy örökké tágulni fog. Elképzelhető, hogy létezik elegendő anyag a kozmoszban ahhoz, hogy a befele ható gravitáció megállítsa a tágulást. Ekkor a Világegyetem tere elkezd majd összezsugorodni, és sok milliárd év múlva bekövetkezik a Nagy Reccs, a Nagy Bumm ellentéte. Ellenkező esetben viszont az Univerzum tere örökké csak növekedne.

Létezik egy kritikus anyagsűrűség, amelyet meg kell haladnia a Világegyetemnek ahhoz, hogy megálljon a tágulás. Ha "lapos" Univerzumban élünk, akkor Világegyetemünk anyagsűrűsége pont ezt a kritikus értéket veszi fel. Ez a legnagyobb sűrűségű olyan állapot, amely még örökké táguló Világegyetemet eredményez.

A jelenlegi eredmények előtt a Cosmic Background Imager (CBI) készítette a legrészletesebb képeket a háttérsugárzásról. A CBI 13 önálló, de egymással összekapcsolt és együttműködő rádióteleszkópból áll, amelyek mindegyike 90 cm átmérőjű. Az antennák a mikrohullámú tartományban interferométerként működnek

Az Atacama-sivatag egyik 5080 méter magasságú platóján telepített rádiótávcső-rendszer, a Cosmic Background Imager (fent) 2002 májusában nyilvánosságra hozott új mérései - amelyek már tízmilliomod foknyi eltéréseket is kimutattak - megerősítették, hogy az Univerzumban lévő anyag mennyisége közel esik a kritikus értékhez.

Sötét energia a Világegyetemben

Az új adatok abban is sokat segíthetnek, hogy többet megtudjunk arról a titokzatos, egyre komolyabban feltételezett erőről, amelyet "sötét energiának" neveznek, s amely taszító hatása révén örök tágulásra kárhoztathatja az Univerzumot.

A "lapos" világegyetem modellje szerint nagyon nagy távolságokon egy a gravitációt kiegyensúlyozó, azaz a téridőt "kisimító" hatás lép fel. Ez a "taszítóerő" a gravitációs téregyenletekben egy kozmológiai állandó bevezetésével jeleníthető meg. A legújabb mérések és elemzések sorra megerősítik a kozmológiai állandó és a taszító hatás forrásaként szolgáló, a Világegyetemet betöltő "sötét energia" létezését.