Sötét energia – Einsteinnek mégis igaza volt?

A kutatók nem tudják pontosan, mi az a sötét energia, de ha megtudnák, akkor sem lennének képesek megmondani, hogyan működik – körülbelül így összegezhető mai tudásunk erről a különös jelenségről. A sötét energiáról és a sötét anyagról évek óta folyik a vita, most azonban némi előrelépés történt az ügyben.

Hiányzó tömegek – Fehér vagy barna törpék?

De mi is az a sötét anyag? Korábban azért nevezték el sötétnek ezt az energiát, illetve anyagot, mert nem volt látható csillagászati berendezésekkel, ami nem csoda, hiszen nem világító égitestekről van szó.

Ez a sötét anyag volt hivatott megmagyarázni olyan jelenségeket, mint a galaxisok forgása, egy-egy gázfelhő galaxisokon belül maradása, illetve a fény gravitációs elhajlása kisebb csillagok környezetében, amelyekhez valamilyen „hiányzó tömegre” volt szükségük a csillagászoknak.

Manapság azonban egyre tökéletesebbek a távcsövek: a Hubble-űrteleszkóp vagy a Chandra röntgen-távcső az Univerzum eddig soha nem látott részeit is közelebb hozták hozzánk. Ennek köszönhetően a sötét anyag is kissé „világosabb” lett. Sokan kihűlt csillagokat, fehér törpéket, mindössze 4000 Kelvin hőmérsékletű csillagokat tartanak „sötétnek” – a chilei rádióteleszkóp révén sok ilyen „kiscsillagot” fedeztek fel eddig „sötétnek” hitt zónákban. Kiderült például, hogy a mi Napunk közelében is több ilyen kihűlt égitest található, sőt számuk több tucatra is tehető.

A fehér törpék mellett mások barna törpéket sejtenek a sötét anyag „mögött”. A barna törpék nem csillagok, hanem óriásbolygók, amelyeknek a tömege a mi Napunkénak az 1-5 százalékát is elérheti – ami egy bolygótól igen szép teljesítmény. A barna törpe kifejezés más értelemben az „anyag hideg csomóit” is jelentheti, s e csomók összesűrűsödve nagyobb tömeget képezhetnek anélkül, hogy világítanának.

Sötét energia – újabb rejtély

Még nehezebb kérdéseket vet fel ugyanakkor az úgynevezett „sötét energia” problémaköre. Ezt az ismeretlen energiát sokan a megfigyelt és gyorsulva táguló Univerzum mozgásáért tartják felelősnek. Hol anyag-, hol pedig energiakomponensnek mondják, és mostanában leginkább az eredetileg Einstein által javasolt ún. kozmológiai állandó hatásával azonosítják.

Az Univerzum legtávolabbi szupernóvái

Az ügy érdekessége, hogy Einstein éppen azután vonta vissza az erről az állandóról szóló tézisét, amikor az 1920-as években Hubble, a híres csillagász az Univerzum tágulását vizsgálta, és közzétette pontos eredményeit a tágulás sebességéről. (A sors iróniája, hogy azután éppen Hubble-ról nevezték el azt az űrtávcsövet, amely talán mégis Einsteinnek adhat igazat…)

Az amerikai Baltimore-ban lévő Space Telescope Science Institute (STSciT) nemrégiben mindazonáltal bejelentette, hogy további bizonyítékokat talált a misztikus sötét energia létezésére. A sötét energiát hat éve „fedezték fel”, és egyes feltételezések szerint ez teszi ki univerzumunk 70 százalékát. A tudósok szerint tulajdonképpen ettől függ a világmindenség sorsa, pontosabban attól, hogy milyen erős és állandó ez a sötét energia. (Más tudósok viszont el sem hiszik, hogy van ilyen dolog, s minthogy a csillagászatban elég nehéz a közvetlen bizonyítékok beszerzése, egyelőre szép számmal jelentkeznek a szkeptikusok.)

A kutatók ahhoz, hogy a sötét energiát tanulmányozhassák, a Hubble-űrteleszkópot használják fel. A távcsővel most éppen a legöregebb, legtávolabbi szupernóvák egyikét vizsgálják: azt mérik, hogy milyen az a fény, amelyet ez az égitest kibocsát. A szupernóvák vöröseltolódásából, vagyis színképük elemzéséből következtetni lehet arra, hogy milyen sebességgel távolodnak, tehát hogy milyen gyorsan tágul az univerzum, és milyen idős a világmindenség.

Mégsem pusztul el az Univerzum?

A STSciT kutatója, Adam Reiss mindennek kapcsán a titokzatos sötét erőt is felismerni véli, noha pontosan nem tudta meghatározni, hogy mire is gondol. Annyi bizonyos, hogy a csillagászok most azt számolgatják, hogy egyáltalán létezhet-e az a kozmikus állandó, amelyről Einstein beszélt.

És ha létezik, akkor egy nagy reccsenéssel összeomlik-e az univerzum (ez a régebbi teória, amely szerint a világ saját súlyától roppanna össze), vagy a modernebb teóriák szerint egyszerűen kettészakadna, vagy esetleg olyan szélesre tágul, hogy a csillagok eltűnnének az égboltról, olyan messzire jutnának egymástól az égitestek, a galaxisok és a galaxiscsoportok.

Reiss szerint „immár kétszer olyan magabiztosak” a STSciT kutatói benne: a kozmológiai állandó valós, és a sötét energia nem változik elég gyorsan ahhoz (ha egyáltalán változik, persze), hogy az univerzum pusztulásához vezessen. Reiss szerint ez nem várható a „közeljövőben”. Természetesen a „közeljövőben” kifejezés nem emberi, hanem csillagászati léptékben értendő…

Ha Einsteinnek igaza van…

A baltimore-i intézet kutatója egyébként most készíti elő munkatársaival együtt új cikkét, amely a témával foglalkozik majd az Astrophysical Journal hasábjain.

Reiss szerint ha Einsteinnek igaza van, akkor az Univerzum akár örökké is tágulhat, és nem következik be az összeomlás. Persze ehhez a „sötét energiának jó erőben kell maradnia, minden időkre”. Egyébként ha mégsem lenne teljesen igazuk az optimista teóriákat kidolgozó csillagászoknak, akkor is legalább 30 milliárd évvel tovább létezhet az Univerzum, mint ahogyan azt eddig hitték – vélekednek a baltimore-i intézet munkatársai. De vannak olyan nézetek is, miszerint a világ szétszakadása vagy összeomlása csak 55 milliárd év múlva következik be. (Univerzumunk egyébként jelenleg 13, 7 milliárd éves.)

Korábbi viták a „sötétség uralmáról” A Science tudományos magazin minden évben összeállítja a tíz legfontosabb tudományos felfedezés listáját, és tavaly például a „sötét oldal kerekedett felül”, a sötét anyaggal és energiával kapcsolatos kutatások érdemelték ki az első helyet – mint ahogyan erről a National Geographic Online-on is beszámoltunk. A vizsgálatokra többek között 2003 februárjában, az úgynevezett Wmap-műhold, vagyis a Wilkinson Microwave Anisotropy Probe-szatellit kutatási eredményei nyomán került sor. Ez a műhold az eddigi legrészletesebb képet alkotta a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásról, amely tulajdonképpen a kozmosz „gyermekkorának” emlékei. A háttérsugárzásból ugyanis az Univerzum 400 ezer éves állapotára lehet visszakövetkeztetni. 2003 júliusában tovább folytatódtak a kutatások, ekkor a Sloan Digital Sky Survey (SDSS, Sloan Digitális Égboltfelmérés) a galaxisok feltérképezésekor jutott újabb eredményekre. A Sloan-féle kutatás tulajdonképpen a Wmap-adatokra „húzott rá” egy új elméletet, miközben rendszerezte a galaxisokat is. Tulajdonképpen az SDSS során alakult ki az a nézet, hogy a sötét energiának léteznie kell. A Science sorrendje persze vitatható, hiszen az Európai Űrügynökség, az ESA csillagászai arra a következtetésre jutottak az XMM-Newton műholdas obszervatórium megfigyelései alapján, hogy nem létezik a „sötét anyag”. Ezt a megállapításukat az európaiak egyébként éppen a Science „toplistájának” publikálása előtt, december 12-én tették közzé. Az európai csillagászok szerint ugyanis nem valami misztikus sötét erő tartja össze az univerzumot, hanem a normál anyag sűrűsége nagyobb az eddig feltételezettnél. Sokkal több galaxis és sokkal több anyag van ugyanis a korábban feltételezettnél az Univerzumban, és minderre a kozmikus Röntgen-sugárzás mennyiségéből és energiájából következtettek az ESA szakemberei.