Orsolya, Zsolt2020. október 21., szerda
Föld

Sötét anyag nélkül is mérhető a táguló univerzum

2017.02.14.ELTE
National Geographic Magyarország

Az ELTE kutatói a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters című nemzetközi csillagászati folyóiratban jelentették meg legújabb eredményeiket.

Hubble űrteleszkóp felvétele egy galaxisról
Fotó: NASA, ESA and A. Riess (STScI/JHU)

Vizsgálataik szerint sötét energia nélkül is meg lehet magyarázni az Univerzum gyorsulva tágulását. Az Univerzum 13,7 milliárd évvel ezelőtt keletkezett az Ősrobbanás során. Azóta a Világegyetem egyre tágul: ahogy azt a megfigyeléseken alapuló Hubble-törvény kimondja, minél távolabb van tőlünk egy galaxis, annál jobban eltolódik színképe a vörös felé, azaz annál nagyobb a látszólagos távolodási sebessége. A kezdetben egyenletes anyageloszlás a gravitáció hatására csomósodik, így jöttek és jönnek létre a csillagok valamint a galaxisok. Még nagyobb skálán, a galaxisok sem egyenletesen töltik ki a teret, hanem habszerű hártyákba, filamentumokba, klaszterekbe csoportosulnak. Ennek kimutatásában, azaz az Univerzum három dimenziós térképének megalkotásában is fontos szerepet játszottak az ELTE kutatói.

Nagy távolságokon a gravitáció az egyedüli számottevő erő, ami az anyagot mozgatja. A gravitációt és a tér tágulását az Einstein-egyenletek írják le: a tér megmondja az anyagnak, hogyan mozogjon, az anyag pedig meghatározza, hogy a tér hogyan görbüljön. Sajnos az Einstein-egyenletek egzaktul nem oldhatóak meg tetszőleges általános esetre, így a kutatók közelítéseket alkalmaznak. Az általánosan használt modell szerint nagy skálákon az Univerzumot homogénnek és izotrópnak, azaz minden irányban egyenletes anyageloszlásúnak tekintik. Ezzel az egyszerűsítéssel létezik egzakt matematikai megoldás, az úgynevezett Friedmann-egyenlet, mely leírja, hogy az idő függvényében hogyan tágul a tér. Ez az egyszerűsített kozmológiai modell nagyrészt meg is egyezett a csillagászati megfigyelésekkel, de a 2011-ben Nobel-díjjal jutalmazott felfedezés alapján, szupernóvák észleléséből kiderült, hogy az Univerzum tágulása gyorsul.

A modell keretében ez csak úgy volt magyarázható, ha bevezettek egy úgynevezett sötét energiát, ami az Univerzum jelenlegi teljes energiaháztartásának (beleértve a teljes tömegét is, a nevezetes E= mc2 értelmében) mintegy 70 százalékát kiteszi. Nagy probléma azonban, hogy ennek a titokzatos sötét energiának a földi laboratóriumokban semmi nyomát nem találták, és mibenlétét a fizika mai elméletei nem tudják még közelítőleg sem megmagyarázni.

A galaxisok eloszlása az Univerzum egy szeletében a Sloan Digitális Égtérképezés észlelései alapján (jobbra), illetve az anyageloszlás modellezése N-test szimulációval (balra).

Az ELTE Komplex Rendszerek Fizikája Tanszékén dolgozó Rácz Gábor és Beck Róbert PhD-hallgatók Dobos Lászlóval, Csabai Istvánnal és a valamikor szintén az ELTE-n végzett, és jelenleg a University of Hawaii-on kutató és oktató Szapudi Istvánnal közösen megkérdőjelezték, hogy létezik-e egyáltalán a sötét energia, vagy más módon is magyarázható a gyorsulva tágulás.

Azt vetették fel, hogy a problémát az a közelítés okozza, amely figyelmen kívül hagyja az anyag észlelt csomósodását, illetve annak visszahatását a tágulásra. Nem mindegy ugyanis, hogy az Univerzum a teljes egészére vetített átlagsűrűsége által meghatározottan tágul vagy, hogy a kisebb, gravitációsan kötött régiók „lokális” sűrűségei szerinti tágulást észleljük nagy skálán átlagolva.

Egy általuk készített számítógépes, úgynevezett N-test szimuláció segítségével sok millió „részecskével” modellezték az anyag eloszlását, dinamikáját. A részecskék közt alkalmazva a gravitáció egyenleteit rekonstruálható az Univerzum fejlődése, az anyag csomósodása. Vizsgálataik azt mutatták ki, hogy ha a tér tágulásánál egyenletes anyageloszlással számolnak, akkor megerősítve más kutatók eredményeit, csak sötét energia bevezetésével hozható összhangba a szimuláció a csillagászati észlelésekkel.

Ha viszont figyelembe vették azt, hogy a kisebb „mini-Univerzumok” önállóan tágulnak, mely a teljes Univerzumra nézve átlagolódik, akkor sötét energia nélkül is rekonstruálni tudták az észleléseket, a gyorsulva tágulást. Az eredeti sötét energiás elmélet és az új modell egyaránt képesek magyarázni az eddigi észlelések nagy részét, de bizonyos esetekben az új modell pontosabban egyezik a mérésekkel. A kutatók azt remélik, hogy a közeljövőben végzett újabb mérések segítségével még jobban alátámasztható lesz modelljük, és teljesen kizárható lesz a sötét energia létezése.

Hozzászólások

Egyre gyorsabbá válnak a trópusi ciklonok

Egyre gyorsabbá válnak a trópusi ciklonok

A hurrikánok és tájfunok emberek millióira vannak hatással, megértésük ezért kiemelten fontos.

Lesújtó az európai élőhelyek állapota

Lesújtó az európai élőhelyek állapota

Az Európai Unió természetes élőhelyeinek több mint 80 százaléka kedvezőtlen vagy rossz állapotban van - az Európai Környezetvédelmi Ügynökség (EEA) jelentését az MTI tette közzé.

Ezúttal nem történt űrszemét-karambol

Ezúttal nem történt űrszemét-karambol

Elkerülte az összeütközést két egymáshoz közel került űrszemét - közölte a LeoLabs, a Föld körüli pályán keringő objektumokat radarral megfigyelő cég.

Összefüggés lehet a Tibeti-fennsík légszennyezése és a sarkvidék jégtakarója közt

Összefüggés lehet a Tibeti-fennsík légszennyezése és a sarkvidék jégtakarója közt

A Tibeti-fennsík „harmadik sarkvidék” néven emlegetett, igen nehezen megközelíthető helye bolygónknak, ám az egyik legtisztább környezet is.

Az egyedülálló bringás flotta alapítója

Az egyedülálló bringás flotta alapítója

Roncstelepről megmentett kerékpárok, padlások mélyéről kiguberált, poros szerkezetek, melyek egy elképesztő csapat keze alatt különleges eszközök formájában kezdenek nem mindennapi új életet.

National Geographic 2020. szeptemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 960 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket