Kozmológia:
Einstein "legnagyobb baklövése"?

Lawrence Berkeley National Laboratory,
Supernova Cosmology Project

Maga Einstein "élete legnagyobb baklövésének" nevezte, hogy a kozmológiai állandót bevezette a Világegyetem téridő-szerkezetét leíró egyenleteibe. Ennek járuléka nagyon nagy távolságokra egy taszítóerőt hozna létre, amely kiegyensúlyozná a tömegvonzás hatását. Eredetileg azt a célt szolgálta, hogy a Világegyetem időben állandó legyen, de amikor Edwin Hubble 1924-ben felfedezte az Univerzum tágulását, már fölöslegesnek tűnt. Einsteint egyébként is zavarta, mert sértette az egyenlet “eleganciáját”. Az elmúlt másfél évben azonban egyre több olyan bizonyíték gyűlt össze, amely arra mutat, hogy valami efféle hatás valóban létezik. Lehet, hogy Einstein legnagyobb melléfogása valójában az volt, hogy baklövésnek minősítette, s túl gyorsan elvetette a kozmológiai állandó bevezetését? A Szupernóva Kozmológiai Projekt (Supernova Cosmology Project) keretében Saul Perlmutter vezetésével egy csillagászokból és fizikusokból álló nemzetközi kutatócsoport a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumban távoli szupernóvarobbanások összehasonlító vizsgálatából tavaly arra a következtetésre jutott, hogy a Világegyetem egyre gyorsuló ütemben tágul – ez pedig arra enged következtetni, hogy az Univerzumban egy eddig ismeretlen, taszító jellegű hatás működik az egymástól nagy távolságban levő objektumok között. A Világegyetemet leíró téregyenletekben egy ilyen hatás a kozmológiai állandóval arányos taggal írható le. (Igaz, Einstein az állandó értékét illetően valóban melléfogott, hiszen azt úgy választotta meg, hogy az Univerzum időben állandó legyen.)

Egy szupernóva születése

A meglepő felfedezés az Ia típusú szupernóvák megfigyelésén alapul. Ezek olyan rendkívüli fényerejű “szabványgyertyák”, amelyek teljesen egyformán “égnek le”, azaz látszó fényességük kizárólag csak a tőlünk mért távolságuktól függ. Ezért alkalmasak arra, hogy segítségükkel meghatározzák a Világegyetem tágulásának ütemét az Univerzum fejlődésének különböző időszakaiban: ehhez elegendő a szupernóvák távolságát a nekik otthont nyújtó galaxisok vöröseltolódásával összehasonlítani.
Az Ia típusú szupernóvák elég ritkák – egy tipikus galaxisban ezerévenként átlagosan két-három robbanás történik. Igazából csak az utóbbi 5 évben alakultak ki azok a mérési eljárások, amelyekkel nagy számú és a legkülönbözőbb távolságokra levő szupernóvákat sikerült felfedezni.
A kutatócsoport mostanáig több mint nyolcvan szupernóva adatait elemezte (a legtávolabbi csaknem 10 milliárd fényévnyire van!), s az adatok egyértelműen azt jelzik, hogy a távoli Ia típusú szupernóvák jócskán távolabb vannak tőlünk, mint azt a galaxisok vöröseltolódása alapján várták. Az adatok részletesebb elemzése pedig azt mutatja, hogy a Világegyetem tágulásának üteme megváltozott az idők során: kezdetben lassult, majd mintegy 7 milliárd évvel ezelőtt gyorsulásba fordult át. Ha ez továbbra is így marad, a Világegyetem örökkön-örökké tágulni fog!

Kozmológiai állandó nélküli világmodellek (balra),
amelyek az Univerzum anyagsűrűségétől függően zárt,
éppen hogy nyílt vagy nyílt Világegyetemet adnak.
Az újabb megfigyelések egy gyorsulva táguló (jobbra) modellt támasztanak alá:
a téregyenletekben ismét szerepet kap a kozmológiai állandó

Perlmutterékkel párhuzamosan hasonló eredményre jutottak egy másik tekintélyes nemzetközi együttműködés, a Nagy Vöröseltolódású Szupernóvákat Kereső Csoport (High-z Supernova Search Team) tagjai is. Perlmutter szerint rendkívül bátorító, hogy a két egymással versengő kutatóegyüttes azonos következtetésre jutott.
Ma még rejtély, hogy az a taszító hatás, amely a kozmológiai állandó mögött áll, és nagy távolságokon a tömegvonzás ellen hat, valójában micsoda. A szakemberek azonban óva intenek attól, hogy valamiféle “antigravitációként”, a fizikában eddig megszokott erőhatásként fogjuk fel. Perlmutterék legújabb közleménye szerint valószínű, hogy a téridő szerkezetének a vákuum energiasűrűségéből, a kvantumfizikai ingadozásokból eredő eddig feltáratlan “sötét energiájáról” van szó.
A felfedezés azonban annyira meglepő, hogy minden más lehetőséget is tüzetesen meg kell vizsgálni. Mindenekelőtt meg kell bizonyosodni arról, hogy a nagyon régi és az újabban végbemenő szupernóvarobbanások valóban teljesen azonos módon zajlanak-e le, azaz a szupernóvák valóban “szabványgyertyaként” használhatók. Ehhez még több közelebbi és távolabbi szupernóva adatait kell összegyűjteni és elemezni. Azt is meg kell vizsgálni, hogy a közénk és a nagyon távoli objektumok közé eső csillagközi por milyen mértékben képes eltorzítani az adatokat, mennyire lassítják le (“fárasztják el”) a fényt. Eddig ugyan semmi ezekre utaló jelet nem találtak, de a kutatások mindkét irányban nagy erőkkel folytatódnak.

Forrás: http://www.supernova.lbl.gov