Kép jóváírása: RAS
Az utóbbi években a csillagászok részletesen meghatározták a kozmikus mikrohullámú háttér sugárzást - az „visszhang” az Univerzum születése óta a Nagyrobbanás idején.
Ezek az eredmények rendkívül precízen jelzik, hogy világegyetemünket titokzatos „hideg sötét anyag” és „sötét energia” uralja. De most egy brit csillagászok egy csoportja bizonyítékot talált arra, hogy az ős mikrohullámú visszhangok módosultak vagy „megsérültek” a Föld felé tartó 13 milliárd éves utazásuk során.
A Durham Egyetemen dolgozó csoport eredményei, amelyeket Tom Shanks professzor vezet, a NASA Wilkinson mikrohullámú anizotrópiás szonda (WMAP) műholdas adatainak új elemzésén alapulnak.
A csoport megállapította, hogy a közeli galaxiscsoportok az ég olyan területein fekszenek, ahol a mikrohullámú hőmérséklet alacsonyabb, mint az átlag. Ezt a viselkedést meg lehet magyarázni, ha a galaxisfürtökben lévő forró gáz kölcsönhatásba lépett a Big Bang fotonokkal, amikor elhaladtak, és megsértették az elsődleges tűzgolyó visszhangjában található információkat. Orosz fizikusok, R. A. Sunyaev és Ya. B. Zeldovich ilyen hatást jósolt az 1970-es évek elején, röviddel a kozmikus mikrohullámú háttér sugárzás felfedezése után.
Ezt a Szunjajev-Zeldovics-hatást korábban már megfigyelték a mikrohullámú háttér részletes megfigyeléseinél néhány gazdag galaxis-klaszter közelében, és a WMAP-csoport is beszámolt arról, hogy a hatást saját adataikban látják, a klaszterközpontok közelében.
A Durham-csoport most már bizonyítékokat talált arra, hogy a klaszterekben lévő forró gázok befolyásolhatják a mikrohullámú háttérképeket, amelyek közel 1 fokos sugara felé mutatnak a galaxis klaszter központjaitól, ami sokkal nagyobb terület, mint amit korábban észleltek. Ez azt sugallja, hogy a „klaszterek klaszterének” vagy „szuperklaszterének” pozíciói egybeeshetnek a mikrohullámú háttér fluktuációjának hűvösebb pontjaival.
"A mikrohullámú háttér-sugárzásban lévő fotonokat az elektronok szétszórják a közeli klaszterekben" - mondta Shanks professzor. "Ez a sugárzás fontos változásait idézheti elő, amikor elérjük."
"Ha a Földtől több milliárd fényévre elhelyezkedő galaxisfürtöknek ugyanaz a hatása, akkor mérlegelnünk kell, hogy szükség van-e a mikrohullámú háttér-sugárzás műholdas térképének értelmezésének módosítására."
Ha megerősítik a Durham-eredményt, akkor a kozmológia következményei rendkívül jelentős lehetnek. A sötét energia és a sötét anyag jele a mikrohullámú háttérben észlelt hullámok részletes szerkezetében rejlik, apró hőmérsékleti ingadozásokkal, amelyeket akkor hoztak létre, amikor az Univerzum sugara ezerszor kisebb volt, mint jelenleg.
Ha ezt az ősmintát a közelmúltban zajló folyamatok rontják, jóval a galaxisok és galaxisfürtök kialakulása után, akkor ez a legjobb esetben bonyolítja a mikrohullámú visszhang értelmezését, és a legrosszabb esetben elkezdi aláásni a korábbi bizonyítékokat a mind a sötét energia, mind a hideg sötét anyag.
"Ennek a csodálatos WMAP-adatnak az a hatalma, hogy azt jelzi, hogy a mikrohullámú háttér" visszhangja "értelmezése kevésbé egyértelmű, mint azt korábban gondoltuk." - mondta Sir Arnold Wolfendale (korábban Royal csillagász) a csapat tagja.
A WMAP csapata már beszámolt arról, hogy a Nagyrobbanás mikrohullámú visszhangjának mérését veszélyeztetheti a galaxisképződés folyamata az univerzum története közbenső szakaszában. Bizonyítékokat szolgáltattak arra, hogy az elsőszülött csillagok, galaxisok és kvazárok fűtött gáza esetleg megrongálta a mikrohullámú jelet, amikor az Univerzum tízszer vagy húszszor kisebb volt, mint a mai nap. Így mind a WMAP, mind a Durham-eredmények azt sugallják, hogy a Nagyrobbanás mikrohullámú visszhangjának sokkal több akadályt kellett átvezetnie a Föld felé vezető útja során, mint azt korábban gondolták, és ennek következtében az ősi jel torzulhat.
"Eredményeink végül alááshatják azt a hitet, hogy az Univerzumban egy megfoghatatlan hideg sötét anyag részecske és a még rejtélyesebb sötét energia dominál" - mondta Shanks professzor.
Noha a kozmológia standard modelljének megfigyelési bizonyítéka továbbra is erős, a modell nagyon kényelmetlen szempontokat tartalmaz. Ezek elsősorban azért merülnek fel, mert két „fel nem fedezett fizikán” alapul - a hideg sötét anyagon és a sötét energián -, amelyek egyikét sem fedezték fel a laboratóriumban. Valójában e két új elem bevezetése jelentősen megnöveli a szokásos Big Bang inflációs modell komplikációját.
A sötét energia problémái különösen mélyen merülnek fel: például megfigyelt sűrűsége olyan kicsi, hogy kvantumban mechanikusan instabil lehet. Ez problémákat vet fel a kvantum gravitáció elméleteivel kapcsolatban is, amelyek arra utalnak, hogy 10 vagy 11 dimenzióval rendelkező univerzumban élhetünk, mindegyik zsugorodott, kivéve három helyet az űrben és egy időben.
Ezért sok teoretikus menekülési utat szeretne a kozmológia mai szokásos modelljéből, és továbbra is látni kell, hogy a Durham-csoport által megvitatott megfigyelések milyen messzire mennek ebben az irányban. De ha helyesek, azt sugallják, hogy a pletykák, hogy „a precíziós kozmológia új korszakában” élünk, korai lehetnek!
Eredeti forrás: RAS sajtóközlemény
