Döbbenetes hipotézis: csupán illúzió az univerzum gyorsuló tágulása

Egy frissen megjelent publikáció új elméletet vázol fel a világegyetem gyorsuló tágulását a feltételezett sötét energiával megmagyarázó teóriákkal szemben. A döbbenetes új elmélet szerint az univerzum gyorsuló tágulása csupán egy olyan „kozmikus illúzió”, amit a világegyetem folyamatosan változó állandói okoznak. Éppen ezért az univerzum gyorsuva tágulásának megértéséhez sincs szükség az amúgy csak hipotetikus sötét energia létére, mivel ez a folyamat egyetlen olyan egyenlettel is leírható, ami mellőzi az antigravitációs energiát.

Az univerzum egyik legnagyobb rejtélye a világegyetem gyorsuló tágulása Fotó: Triff/Shutterstock Forrás: Ilf Science

Perlmutter, Smith és Riesset az univerzum gyorsuló tágulásával kapcsolatos felfedezésükért 2011-ben megkapták a fizikai Nobel-díjat (Fotó: Nobel Prize)

A kozmológiai elméletben a sötét energia az egész univerzumot kitöltő olyan hipotetikus energiaforma, ami negatív nyomást fejt ki, vagyis antigravitációs hatású. Albert Einstein általános relativitáselméletének mezőegyenleteiből pedig az következik, hogy a sötét energia negatív nyomása nagy távolságokon semlegesíti a gravitációs vonzást. Az egyik elképzelés szerint a sötét energia egyenletesen tölti ki az univerzumot, vagyis konstans az energiasűrűsége, más elképzelés szerint viszont ez egy olyan dinamikus erőtér, aminek térben és időben is változhat az energiaszintje.

A sötét energiával szemben a sötét anyag az a láthatatlan anyagforma, ami nem bocsát ki saját fényt, és csak a gravitáció révén lép kölcsönhatásba a normál anyaggal, amire már találtak közvetett bizonyítékokat a galaxisok és a galaxishalmazok szerkezetét vizsgálva. A galaxisok forgási sebességén és a gömbhalmazokon kívül a galaxisok gravitációs lencséi is a sötét anyag létezésére utalnak. Bár számos sötétanyag-jelölt létezik, és rengeteg kísérlet vizsgálja ezeket az opciókat, ám a sötétanyag-detektálás még nem történt meg, de ahhoz sem jutottunk közelebb, hogy megfejtsük, mi is valójában a sötét energia. 

A sötét energia eloszlását szemléltető ábra (Fotó: TrendinTech)

Sok mindent lenne szükség még magyarázni, és mint minden új nagy ötletnél, e hipotézis érvényességét is rengeteg megfigyelési adatnak kellene megerősítenie. Rajendra Gupta, az Ottawai Egyetem Fizikai Tanszékének elméleti fizikusa szerint 

a világegyetem gyorsuló tágulására vonatkozó megfigyelések az univerzum alapvető erői intenzitásának időbeli változásaival magyarázhatók. 

„Az univerzum erői valójában átlagosan gyengülnek a tágulással” – mondja Rajenda Gupta, akit az Ilf Science tudományos hírportál idéz.

Az új elméletet publikáló Rajendra Gupta, az Ottawai Egyetem asztrofizikusa (Fotó: University of Ottawa)

 „Ez a gyengülés egyrészt azt a benyomást kelti, mintha egy rejtélyes lökés gyorsítaná az univerzum tágulását, amit sötét energiaként azonosítanak. Galaktikus és galaxishalmaz-szinten azonban ezeknek az erőknek a gravitációsan kötött terükben bekövetkező változása extra gravitációt eredményez - lényegében ez az, amit a sötét energiának tulajdonítanak. De ezek a dolgok csak olyan illúziók lehetnek, amelyek a kölcsönhatások erősségét meghatározó változó állandókból erednek” – véli az új hipotézist megalkotó kutató.

Mindkét forgatókönyv egyetlen egyenlettel is leírható a sötét energia nélkül 

A tanulmány azt sugallja, hogy a galaxisok forgási görbéi, a gravitációs lencsehatás és a sötét energia mind megmagyarázhatók a kovariáló csatolási állandókkal (CCC), vagyis azzal az elképzeléssel, hogy az univerzum „állandói”, mint például a gravitáció erőssége és az elektromágnesesség, idővel változnak, méghozzá egymással összefüggésben. Ebben a modellben a csatolási állandók (𝛼-vel jelölve) kozmológiai skálákon rögzítettek, de lokálisan változhatnak a normál (barionos) anyag eloszlásától függően.

Az univerzum gyorsuló tágulása Gupta szerint csak látszatcsalódás (Fotó: NASA/JPL-Caltech)

 „Két nagyon különböző jelenséget kell megmagyarázni a sötét anyaggal és a sötét energiával kapcsolatban. Az első kozmológiai, azaz 600 millió fényévnél nagyobb léptékű azt feltételezve, hogy az univerzum homogén és minden irányban azonos. A második az asztrofizikai megközelítés, amely szerint az univerzum kisebb léptékben nagyon darabos és irányfüggő. A standard modellben e két forgatókönyv különböző egyenleteket igényel a hipotetikus sötét anyag és sötét energia beiktatásával végzett megfigyelések magyarázatához. A miénk az egyetlen, ami ugyanazzal az egyenlettel megmagyarázza mindkét jelenséget, méghozzá a sötét anyag vagy a sötét energia nélkül” – mondja az Ottawai Egyetem Fizikai Tanszékének adjunktusa.

Einstein és Georges Lemaitre (Fotó: Wikimedia Commons)

 A tanulmány azt jósolja, hogy azokon a kozmikus területeken, ahol nagyobb az anyagkoncentráció, az 𝛼 hozzájárulása alacsonyabb, mint azokon a térrészeken, ahol nagyon kevés vagy pedig egyáltalán nincs jelen az anyag. Lényegében ahelyett, hogy a sötét anyag lenne felelős a galaxisok forgásgörbéiért, a pluszgravitáció az 𝛼 nagyobb hozzájárulásából származik a galaxisok szélein. Gupta szerint ezzel az egyszerűsített modellel ezeket a galaxisgörbéket a sötét anyag közbeiktatása nélkül is reprodukálni lehet.

Nem mindenki osztja azt, hogy megtaláltuk a nagy megoldást

„Az az igazán izgalmas, hogy ez az új megközelítés lehetővé teszi számunkra, hogy megmagyarázzuk amit a kozmosz mélyén látunk: a galaxisok forgását, a galaxishalmazok mozgási dinamikáját, sőt még azt is, ahogyan a fény elhajlik a hatalmas tömegű objektumok körül anélkül, hogy valami megfoghatatlant kellene odaképzelnünk” – véli Rajenda Gupta. „Mindez csupán a természet állandóinak az eredménye, amelyek az univerzum öregedésével és csomósodásával együtt változnak” – fűzi hozzá az asztrofizikus. 

Az ősrobbanás után sokat változott az univerzum (Fotó: Romolo Tavani)

Bár a hipotézis kétségtelenül érdekes, de azt is ki kell hangsúlyozni, hogy ellentmond a jelenlegi fizikai modellnek. 

Ahogy a neves csillagász, Carl Sagan egyszer megfogalmazta; a rendkívüli állításokhoz rendkívüli bizonyítékok szükségesek, 

amiket a CCC, vagyis a kovariáló csatolási állandók eddig még nem szolgáltattak. Éppen ezért jó okkal lehet feltételezni, hogy Gupta hipotézise nem fogja egyhamar felváltani a sötét energia/sötét anyag modellt. Gupta modelljének része a „fáradt fény” elmélete is, mint a távoli galaxisok vöröseltolódásának magyarázata, ám ezt a teóriát ma már széles körben tartják hiteltelennek.

A fáradt fény elméletét a XX. század első felében alkották meg, ami Hubble felfedezését, a galaxisok színképének vöröseltolódását nem a galaxisok távolodásával, hanem a fény energiavesztésével próbálta megmagyarázni. Az elmélet szerint a fény miközben a kibocsátó objektumtól eljut a megfigyelőig energiát veszít, és ennek tudható be a spektrum vörös tartománya felé való eltolódása is. A teóriát azonban a XX. század második felében elméleti és empirikus úton megcáfolták; az energiavesztés vagy változás ugyanis megváltoztatná a lendületet is, ami miatt – ha igaz lenne a hipotézis – a távoli objektumokat csak elmosódottan láthatnánk.

Ahogy az új hipotézist jegyző asztrofizikus kritikusai is hivatkoznak rá, Gupta azzal a tanulmányával került a címlapokra 2023-ban, amelyben azt állította, hogy univerzum valójában 26 milliárd éves, amiért a tudományos közösség több tagjától is éles kritikákat kapott. „Számos mérés utal arra, hogy az univerzum kora megközelítőleg 14 milliárd év” – mondta Tamara Davis, a Queenslandi Egyetem asztrofizikus professzora az Ilf Science-nek. „Nemcsak a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás, nemcsak a szupernóvákkal mért tágulási sebesség számít, hanem ott van az univerzum nagyléptékű szerkezete és a legidősebb csillagok mért kora is.”

Szupernóva-robbanás művészi ábrája (Fotó: AFP)

 „A másik probléma az, hogy (Gupta) a modelljét kizárólag a szupernóva-adatokhoz illesztette. Egyszerűen nem elegendő (a hipotézist) egyetlen adathalmazhoz illeszteni, és a többit figyelmen kívül hagyni”– tette hozzá Tamara Davis a tanulmányra tett kritikai észrevételeihez. Gupta a bírálatokkal szemben azonban úgy véli, hogy a CCC modell megoldhatja a gyorsuló tágulás problémáját és az univerzum más rejtélyeit is. „Évekig küzdöttünk azzal, hogy megmagyarázzuk, hogyan alakultak ki rendkívül gyorsan a korai univerzum galaxisai és hogyan váltak ennyire hatalmassá” – magyarázza az Ottawai Egyetem adjunktusa. „A modellünkkel nem kell egzotikus részecskéket feltételeznünk, vagy a fizika szabályait megszegnünk. Az univerzum idővonala egyszerűen megnyúlik, majdnem megduplázza az univerzum korát, és helyet ad mindennek, amit megfigyelünk.”

Az univerzum még számtalan titkát nem fedte fel előttünk (Fotó: Wikimedia Commons)

 – Néha a legegyszerűbb magyarázat a legjobb. Az univerzum legnagyobb titkai talán csak a természet állandóan változó szabályainak trükkjei – hangsúlyozza a tanulmány szerzője, Rajenda Gupta.

A publikáció teljes terjedelmében és angol nyelven itt olvasható el.

Az új elmélet szerint:

• az univerzum gyorsuló tágulása nem való, hanem kozmikus illúzió,
• amit az úgynevezett kovariáló csatolási állandók,
• mint például a gravitáció erőssége és az elektromágnesesség időbeli változása okoz.