A legősibb fény legélesebb képe - sötét erő uralja az Univerzumot

Yoda mester és tanítványai is el lehetnének keseredve az Ősrobbanás fényének eddigi legdrámaibb képei miatt, mivel a sötét erő nem csupán messzi-messzi galaxisukat, de az egész Univerzumot áthatja.

Az Atacama-sivatag egyik 5080 méter magasságú platóján telepített rádiótávcső-rendszer, a Cosmic Background Imager (CBI) az eddigi legnagyobb részletességgel térképezte fel az Univerzum első, legősibb sugárzásának hőmérsékleti eloszlását. Az ún. kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás e legújabb, legrészletesebb vizsgálata a korábbiaktól függetlenül bizonyítja, hogy az Univerzum "lapos", s hogy a sötét anyag és a sötét energia uralma alatt áll. Az eredmények azt is megerősítik, hogy a Világegyetem közvetlenül születése után drámai felfúvódáson ment keresztül.

A Cosmic Background Imager 13 önálló, de egymással összekapcsolt és együttműködő rádióteleszkópból áll, amelyek mindegyike 90 cm átmérőjű. Az antennák a mikrohullámú tartományban interferométerként működnek

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 század-százaléknyi 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. Anthony Readhead (Caltech), a jelenlegi vizsgálatok egyik vezetője azonban elmondta: most először látjuk azokat a "magokat", amelyekből kifejlődtek a galaxishalmazok - a galaxisképződés elméletét tehát megfigyelések támasztják alá.

Az eredmények azt is megerősítik, 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). A CBI által mért hőmérséklet-eloszlás pontosan megfelel az inflációs modell elvárásainak.

A 300 000 éves Univerzum képe - a színek a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás intenzitását ábrázolják (a vöröses foltok a hidegebbek, a világosak a melegebbek). A CBI az égbolt három területén vizsgálta a sugárzást, amelyek mindegyike két négyzetfokos volt (a telihold átmérőjének négyszerese). A hőmérséklet intenzitáskülönbségei mindössze száz mikrokelvinesek. Ezek a felvételek (6-15 ívperces felbontással) a jelenlegi legélesebbek és legérzékenyebbek a háttérsugárzásról

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 CBI új mérései - amelyek már tízmilliomod foknyi eltéréseket is kimutattak - megerősítik, 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 erő"-nek 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.

Chajnantor fennsíkja az Atacama-sivatagban. Itt működik a Cosmic Background Imager, s az Európai Déli Obszervatórium (ESO) ide telepíti majd 64 rádiótávcsőből álló rendszerét (Atacama Large Millimeter Array), amely a legpontosabb észleléseket teszi majd lehetővé a szubmilliméteres rádiótartományban. Chajnantor a világ egyik legjobb helye az ilyen vizsgálatokhoz, mivel általában száraz és tiszta légkör található felette

Ajánlat:

Cosmic Background Imager

Korábban az [origo]-ban:

Válaszok a végső kérdésekre
2001.07.01. A NASA MAP nevű űrszondája az Univerzum keletkezésével, fejlődésével és sorsával kapcsolatos alapvető kérdésekre adhat választ.

Az Ősrobbanás túlélte a próbát
2001.01.05. Újabb, igen erős bizonyítékkal izmosodott a Big Bang elmélet, miután egy nemzetközi csillagászcsoport első ízben határozta meg a fiatal Univerzumra jellemző kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás hőmérsékletét.