Új módszer segít megérteni az univerzum tágulását és a sötét energiát

A világegyetem leglátványosabb eseményei a csillagok haláltusái, különösen a szupernóvaként felfénylő csillagoké. Ezen objektumokban közös, hogy hirtelen a korábbi fényességüknél több százmilliószor, de akár több milliárdszor is fényesebbé válnak. Ezen felül azonban a felfénylés okaként különböző eseményeket találunk.

Az Ia típusba sorolt szupernóvák esetében a fényességnövekedés elképesztő, itt akár ötmilliárdszor is ragyogóbbá válhat a csillag, mint a robbanás előtt volt. Ami különleges ezekben: a felfénylésük idején a fényességük szinte teljesen ugyanakkora lesz. Így pedig afféle kozmikus kilométerkőként is használhatóak.

Az Ia típusú szupernóvák egészen különlegesek. Főszereplőjük egy kettőscsillag élete végére ért tagja. E csillag már túljutott a vörös óriás fázison, s ezt követően fehér törpévé vált, amely jórészt szénből és oxigénből áll. E törpecsillagok tömege maximálisan a Nap tömegének 1,44-szerese lehet, ha ezt meghaladja, akkor felrobban. Mivel a robbanás e speciális helyzethez és tömeghatárhoz kötött, emiatt a fényessége is nagyon hasonló lesz.

Erre a robbanásra a kettős rendszerben annak köszönhetően kerül sor, hogy a fehér törpe a csillagtársától folyamatosan anyagot csen. Ennek következtében a fehér törpe tömege egy idő után meghaladja az 1,44-szeres naptömegnyit, s az így megnőtt belső nyomás hatására a benne lévő szén és oxigén fúziója beindul. Azonban ez a csillag képtelen a fokozatos tágulásra, ezért a zabolázatlan fúzió hatására egyrészt létrejönnek nehéz elemek (pl. szilícium, vas), másrészt a fúzió felszabaduló energiája robbanás formájában megnöveli a csillag fényességét.

Mivel e felrobbanó csillagok valós fényessége ismert, ezért alkalmasak arra, hogy a Földről észlelt látszólagos fényességük segítségükkel meghatározzanak kozmikus távolságokat. E szupernóvák fényének köszönhetően tudjuk, hogy az univerzum tágulása gyorsul, amelyet a sötét energia hatásához kötnek a csillagászok.

Azonban az utóbbi két évtized során egyre inkább világossá vált: nem teljesen egyformák e szupernóva-robbanások. A köztük lévő eltéréseket befolyásolja, hogy milyen tömegű, vagy mennyire idős galaxisban vannak.

Bár korrekciós számításokkal kiegészítve pontosíthatók ezek az adatok, ám mégse tökéletesek. A Barcelonai Egyetem kutatói nemrégiben egy új módszert, számítógépes modellt dolgoztak ki a világegyetem jobb megértésére, amelyről a Nature Astronomy folyóiratban számoltak be.

A modellben mindenféle tényezőt figyelembe vesznek a szupernóvák mellett, a galaxisuk tulajdonságait, a fényességet elhalványító és vörösebbé tevő port, a szupernóva-robbanások gyakoriságát, valamint a világegyetem tágulását is. A modellszámításokkal „létrehozott” univerzumokat azután mesterséges intelligencia segítségével elemzik, s összevetik azok adatait a valódi, észlelt csillagászati adatokkal.

Ily módon egyidejűleg tudják vizsgálni szupernóvák tízezreit. Ezekből az elemzésekből nemcsak a sötét energiára lehet következtetni, hanem az Ia típusú szupernóvák felrobbanásához vezető körülményekre is, kiszűrve a korábbi becslések okozta hibákat.

A modell segítségével ráadásul spektroszkópiai (színképi) adatok nélkül tudnak olyan számításokat végezni, amelyekben a korábbi vizsgálatoknál sokkalta több szupernóva szerepelhet. Ez azt jelenti, hogy egyszerűbb és olcsóbb lesz a korábbinál mintegy négyszer pontosabb méréseket végezni, főként, ha a következő években nagyüzemre kapcsoló Vera Rubin-obszervatórium elkezdi ontani az adatokat. A módszer segíthet tisztázni a Hubble-állandó körüli ellentmondásokat: elképzelhető, hogy új fizikát látunk, de az is lehet, hogy a korábbi mérések bizonyulnak pontatlannak.