Sötét energia uralja a Világegyetemet

A Hubble-űrtávcső legújabb megfigyelései is megerősítik az elgondolást, amely szerint gyorsuló ütemben tágul a Világegyetem. Az új eredmények alapján a gyorsuló tágulást okozó láthatatlan energia legalább 9 milliárd éve jelen van az Univerzumban, és 5-6 milliárd éve vette át az uralmat.

Forrás: NASA, ESA, A. Reiss, STScIA felmérés keretében talált egyik távoli szupernóva

Az elmúlt években a távoli szupernóvák megfigyelése során felmerült, hogy a Világegyetem tágulása a korábbi feltételezéstől eltérően nem lassul, hanem ellenkezőleg: gyorsul. A gyorsulást kiváltó tényezőt láthatatlan avagy sötét energiának nevezték el. Bevezetése megosztotta a szakmát, sokaknak túlságosan radikális volt az elgondolás, mások szerint pedig nem volt elég szilárd alapja a feltételezésnek. A Hubble-űrtávcső új megfigyelései azonban ezúttal is megerősítették az elmúlt évek egyik legfontosabb felismerését a Világegyetem viselkedésével kapcsolatban.

Kozmikus távolságjelzők

Az Univerzum tágulásának megfigyeléséhez idős, a korai állapotokat képviselő objektumokat kell tanulmányozni, és azok távolságát minél pontosabban megállapítani. Az ilyen nagy méretskálán történő távolságmérés a csillagászat nehéz területe. Az egyik legmegbízhatóbbnak tartott és nagy távolságokon is használható módszer az Ia típusú szupernóvák robbanásának megfigyelése. Ilyen eseményekre akkor kerülhet sok, amikor egy kettős csillagrendszerben egy fehér törpére (a közepes tömegű csillagok fejlődésének késői állapota) anyag áramlik át társcsillagáról. A kritikus anyagmennyiséget elérve termonukleáris fúziós robbanás történik, és Ia típusú szupernóvaként lángol fel a rendszer.

Ha a jelenség valóban a fentiek szerint zajlik le, akkor a robbanásra mindig nagyjából ugyanakkora tömegnél kerülhet sor, tehát az Ia típusú szupernóvák mindig "ugyanakkorát robbannak", azaz abszolút fényességük megegyezik. Ezt pedig fel tudjuk használni távolságmérésre: minél messzebb történik a robbanás, fénye annál halványabbnak látszik - amit a valódi fényességgel összehasonlítva a távolságra következtethetünk.

A probléma az, hogy egyelőre nem vagyunk teljesen biztosak abban, hogy pontosan így zajlanak-e az Ia típusú szupernóva-robbanások, és nem például két fehér törpe összeolvadása révén. Emellett az ilyen távoli eseményeket nem is egyszerű megfigyelni. Ugyanakkor a láthatatlan energia mibenléte, időbeli változása avagy állandósága szintén nem ismert eléggé elméleti szinten sem. Mindezek miatt kiemelten fontos a távoli Ia típusú szupernóva-robbanások megfigyelése.

A láthatatlan energia és láthatatlan tömeg

Mint említettük, a korábbi eredmények alapján feltételezett gyorsuló tágulást a láthatatlan (avagy sötét) energia bevezetésével magyarázták. Egy ehhez hasonló, a gravitációhoz viszonyítva ellentétes jelleggel működő (taszító) tényezőt Eistein már a múlt században előre jelzett, kozmológiai állandó néven - később azonban mégis elvetette létezését.

Ma azonban ismét számolnak vele: a mai elgondolások alapján a Világegyetem tágulásával az egyes objektumok egyre távolabb jutottak egymástól, és a közöttük lévő gyengülő gravitációs vonzás nyomán a láthatatlan energia antigravitáció jellegű hatása idővel dominánssá válhatott. Ennek eredményeként a Világegyetem tágulása egy kezdeti lassulás - amelyben a szintén csak közvetve megfigyelhető láthatatlan tömegnek volt döntő szerepe - befejeződése után gyorsulásba váltott. Nagy kérdés, hogy mikor vette át az "uralmat" a láthatatlan energia, tehát az eleinte lassuló tágulás mikor váltott gyorsuló fázisba.

Az eddigi megfigyelések eredményei

A Hubble-űrtávcső elmúlt két évben végzett megfigyelései 24 távoli Ia típusú szupernóva-robbanás elemzését tették lehetővé. A megfigyelések alapján egyrészt úgy fest, hogy a felrobbant szupernóvák viselkedése és jellemzői erősen hasonlítanak a mai, a közelünkben megfigyelt robbanásokra - azaz nyugodtan használhatók távolságmérésre. A megfigyelések alapján a sötét energia nem "új" jövevény a Világegyetemben, hanem fejlődéstörténetének nagy részében, legalább kilencmilliárd évvel ezelőtt már érezhető volt a hatása.

A mellékelt felvételeken a HST által megörökített, 3,5 és 10 milliárd fényév közötti távolságban lévő galaxisok láthatók a szupernóva-robbanás idején (fent), illetve azt megelőzően (lent) (NASA, ESA, A. Reiss, STScI)

A növekvő méretű Világegyetemben az egymástól egyre távolabb kerülő objektumok közötti gyengülő tömegvonzás nyomán öt-hatmilliárd évvel ezelőtt vehette át a domináns szerepet a láthatatlan energia - innen kezdve tágult tehát a Világegyetem gyorsuló ütemben. Mindent összevetve úgy fest, hogy a láthatatlan energia révén a Világegyetem jelenleg is gyorsuló ütemben tágul. Az Univerzumban jelenlévő teljes anyag és energia mennyiségének kb.70%-át teszi ki a láthatatlan (avagy sötét) energia. A maradék 30% nagyobb felét a láthatatlan (avagy sötét) tömeg adja, és a jéghegynek csak egészen kis csúcsa az, amit mi látható formában, csillagok, galaxisok és egyéb objektumok képében megfigyelhetünk.

Balra a lassuló és a gyorsuló tágulás egyszerű szemléltetése látható. Az ábrán az idő felfelé halad, alul az Ősrobbanás, legfelül pedig napjaink Világegyeteme foglal helyet. A láthatatlan energiával kapcsolatos fejtegetések és események jól jellemzik a természettudomány fejlődésének jellegét: első lépésként egy új megfigyelés a korábbival ellenkezőt állít. Erre a válasz a jogos kételkedés, és ugyanakkor egy lehetséges magyarázat megalkotása/felélesztése. Mindezek után új megfigyelésekkel próbálunk közelebb jutni a megismerhető valósághoz, amely során elméleteinket is fejlesztjük.

A sötét energia létezésének bizonyítékai egyre erősebbnek mondhatók, de még sok megfigyelés szükséges ahhoz, hogy megnyugtatóan beilleszthessük világképünkbe.

Kereszturi Ákos