Univerzum: mélyen hibás a világegyetemről alkotott modellünk

Egészen fantasztikusan hangzó új hipotézist állított fel egy indiai tudós, amellyel a tanulmány jegyzője szerint feloldhatóak lennének a kozmológiai modellekben mutatkozó ellentmondások. Az új elméletet publikáló kutató azt hangoztatja, hogy a kozmoszról alkotott legjobb modelljeink csak nehezen hozhatók összhangba egymással, de mindez megváltozhat, ha beigazolódik az a feltevés, miszerint az univerzum valójában úgy viselkedik, mint egy viszkózus folyadék.

Az univerzum újabb titokzatos jelenségére derülhet fény Fotó: NASA/JPL-Caltech

Az univerzum keletkezésének és szerkezetének törvényszerűségeit több kozmológiai elmélet is megkísérelte már egyetlen egységes elméletbe foglalni, ám mindig kiderült, hogy vannak olyan szegmensek, amelyek kilógnak ezekből a hipotézisekből, ezért sem sikerült még megalkotni a világegyetem mindent átfogó általános elméletét.

Az univerzum működését már több kozmológiai elmélet is megpróbálta leírni   Fotó: NASA/JPL-Caltech

Az univerzum úgy viselkedik, mint egy viszkóz folyadék

A legújabb megfigyelések kimutatták, hogy a kozmoszról alkotott képünk hibás és ez amiatt lehet, mert az univerzum „ragadósabb”, mint azt feltételeztük – állítja az erre vonatkozó és egyelőre még nem ellenőrzött, az arXiv preprint szerverre feltöltött tanulmány. Muhammad Ghulam Khuwajah Khan, az Indiai Műszaki Intézet kutatója azt sugallja dolgozatában, hogy a tér egy olyan tulajdonsággal rendelkezhet, amelyet tömeges viszkozitásnak nevezünk – írja a Live Science tudományos hírportál.

Hibás lehet az univerzumról alkotott képünk? (Fotó: NASA)

A viszkozitás leegyszerűsítve azt fejezi ki, hogy egy folyadék mennyire áll ellen az áramlásnak vagy az alakváltozásnak – ezt jól szemléltetik például a víz vagy a méz ezzel kapcsolatos eltérő tulajdonságai.

Ebben az esetben a vákuum tömegviszkozitásáról beszélünk, vagyis egy olyan kísérteties ellenállásról, ami a tér tágulásakor keletkezik. A tudósok hagyományosan egy viszonylag egyszerű modellt használtak az univerzum általános leírására. Ebben a Lambda-CDM néven ismert modellben a sötét energia – a világegyetem gyorsuló tágulásáért felelős titokzatos erő – egy állandó és változatlan háttér, amelyet kozmológiai állandóként is emlegetnek. (A kozmológiai állandó az űr energiasűrűsége, másik megnevezésével a vákuum-energia, amit az általános relativitáselmélet einsteini mezőegyenleteiből vezettek le.)

Albert Einstein alkotta meg az általános relativitás elméletét   Fotó: Wikimedia Commons/Princeton University

A sötét energia a kozmológiában az a feltételezett, hipotetikus energiaforma, ami az egész univerzumot kitölti és erős antigravitációs hatást, más szóval negatív nyomást fejt ki. Albert Einstein általános relativitáselmélete szerint a negatív nyomás nagy távolságokon semlegesíti a gravitációs vonzást. A sötét energia elmélete jelenleg a legelfogadottabb magyarázat arra a megfigyelt és empirikusan is bizonyított tényre, hogy az univerzum gyorsulva tágul.

Az arizonai Kitt Peak Nemzeti Obszervatórium Mayall teleszkópjára szerelt Sötét Energia Spektroszkópiai Műszer (DESI) tavaly közzétett adatai azonban arra utaltak, hogy valami alapvetően nincs rendben a sötét energiáról alkotott eddigi ismereteinkkel. Az új megfigyelések ugyanis kismértékű eltérést mutattak a standard elmélet és a galaxisok tőlünk való ténylegesen megfigyelt távolodási sebessége között. 

A sötét anyag és a sötét energia eloszlása az univerzumban   Fotó: TrendinTech

Ennek az ellentmondásnak a feloldására az új tanulmányt jegyző Muhammad Ghulam Khuwajah Khan egy, a térbeli fononokat alkalmazó modell bevezetését javasolja. A szilárdtestfizikában fononoknak nevezik a kristályszerkezetet felépítő atomok kollektív rezgéseit. Khan az új elméletében ezt az modellt azonban nem a kristályokra, hanem tér szövetére vetíti ki. A kutató szerint ezek a hosszú frekvenciás, longitudinális rezgések – amelyek úgy működnek, mintha a vákuum hanghullámai lennének – egy olyan viszkózus hatásért felelhetnek, amely annyival lassítja le az univerzum tágulását, ami pontosan megfelel a megfigyelési tapasztalatoknak is.

Tetszetős az elmélet, de sok még a kérdőjel

Azzal, hogy a modell úgy kezeli az univerzumot, mint egy viszkózus folyadékot, azt sugallja, hogy a világegyetem tágulásának az időben lassulnia kell.

Ezt a feltételezést osztja az úgynevezett nagy reccs kozmológiai elmélete is, mely szerint az univerzum tágulása egy idő múlva megáll, és a gravitáció hatására a világegyetem elkezd összehúzódni. Az összehúzódás egészen addig tart, amíg az univerzum összes anyaga és energiája egyetlen szingularitásban nem egyesül csakúgy, mint ahogy a világegyetem keletkezésének, az ősrobbanásnak a pillanatában is volt.

Ahogy a tér tágul, a fononok ide-oda cikázva olyan nyomást hoznak létre, ami ellene hat a kifelé ható nyomásnak. A tanulmányban írtak szerint ez az egyszerű és adatalapú hipotézis igen nagy pontossággal illeszkedik a DESI adataihoz, éppen ezért potenciális megoldást kínál a kozmológiai állandó okozta fejfájásra.

A nagy összeomlás művészi ábrája    Fotó: Pinterest/Ashfaq Ahmad

A szakemberek egyelőre azonban óvatosan kezelik Khan hipotézisét azt hangsúlyozva, hogy kellően megalapozott bizonyítékok nélkül az elmélet még csak találgatásnak minősíthető. A viszkózus sötét energia alapvető változást jelentene abban, ahogyan jelenleg a tér vákuumáról gondolkodunk. A DESI által szolgáltatott adatokat a tudományos közösség még jelenleg is elemzi. 

Éppen ezért abban sem lehetünk biztosak, hogy a kozmosznak ez a fajta feltételezett viszkozitása a természet alapvető tulajdonsága-e, 

vagy pedig csak a jelenlegi nem elégséges mérések megtévesztő velejárója. A kétségkívül tetszetős elmélet megalapozottságát az Euklidész űrteleszkópéhoz hasonló küldetések, továbbá a DESI által szolgáltatott további adatok elemzése döntheti el – hangsúlyozzák az asztrofizikusok.

Még sok mindent nem tudunk a világegyetem működéséről    Fotó: NASA

 Tehát még jelentős számú további megfigyelési adat szükséges annak eldöntéséhez, hogy valóban ezek a szellemszerű rezgések uralják-e a kozmoszt, vagy pedig a tér valóban olyan sima-e, mint amilyennek jelenleg feltételezzük.

Az új kozmológiai elmélet szerint:

• a kozmoszban a vákuumbeli tömegviszkozitás,
• olyan negatív nyomóerőt generál,
• ami pont annyival lassítja az univerzum tágulását,
• mint ami a megfigyelési adatokkal is összhangban áll.