Rakd a csillagismeretet

Frissítve: 19/01/24 - 05:53

Miért nem esik szét minden az űrben?

A szövet kísérteties hatást fejt ki: a sötét anyag nem bocsát ki sugárzást és láthatatlan. A tudósok 40 éve üldözik a jelenséget. Egy új tanulmány megközelítésével megrendíti a klasszikus fizika alapjait.

Silvia von der Weiden-től

Titokzatos anyag kísért az univerzumban. Megnyomja a csillagmilliárdok keringési sebességét a spirális galaxisokban, amelyek a Tejútrendszerünkhöz hasonlóan a központjaik körül forognak. Valójában a galaxisok forgási sebességének kifelé kell csökkennie, mint egy forgó tűzkerék. Valójában azonban a forgási sebesség a középponttól való távolság növekedése esetén is változatlan marad. A régióknak ezért sokkal több anyagot kell tartalmazniuk, mint azt a csillagok és a gáz mennyisége feltárja.

Sőt: a láthatatlan anyag összetartja a galaxisokat tömegvonzata miatt, amelyeket egyébként centrifugális erő szakítana szét. A csillagok láthatatlan cementje nem ad ki sugárzást. Ezért nem mérhető közvetlenül: a sötét anyag, ahogy a csillagászok nevezik a jelenséget, csak közvetett módon tárul fel.

Hatásuk a világegyetem sokkal nagyobb struktúráiban is megfigyelhető. Csillagok ezrei zümmögnek egymás körül hatalmas galaxishalmazokban. A galaxisok sebessége olyan nagy, hogy a látható anyag gravitációja nem tudta összetartani a klasztert: régen szétfújt volna. Ahhoz, hogy a galaxisok együtt maradjanak halmazaikban, tíz-százszor több sötét anyagnak kell lennie. Szerkezetet ad az univerzumnak.

A műholdas mérések szerint a világegyetem a csillagokban és a bolygókon található „normális” anyagnak csak négy százalékát tartalmazza. Becslések szerint az űrben lévő tömeg 23 százaléka sötét anyagból áll. Összességében az ügynek csaknem 30 százalékos a részesedése. Nagyjából ez a kritikus tömegsűrűség, az a méret, amely az univerzumot az örök tágulás és az összeomlás határán helyezi el. A sötét anyag aránya határozza meg az univerzum sorsát. Nem csoda, hogy a tudósok 40 éve üldözik a kísérteties anyagot.

Hosszú ideig a neutrínót, egy rendkívül könnyű, elektromosan semleges elemi részecskét tekintették jelöltnek. A számítások azonban azt mutatják, hogy a teljes mennyisége sem elegendő a hiányzó tömeg közötti rés megszüntetéséhez. Stephen Hawking brit fizikus egy másik lehetőséget javasolt. Ezt követően nagy mennyiségű apró fekete lyuknak kellett volna kialakulnia az Nagy Bumm alatt. Egy ilyen mini lyuk aligha lenne nagyobb, mint egy elemi részecske, de egy hegy tömege lenne. De eddig nem volt közvetlen bizonyíték rájuk, mint a sötét anyagra.

Az új modell megrendíti a fizika alapjait

Most néhány kutató elvesztette a türelmét. Az Astronomy and Astrophysics szakfolyóiratban a Bécsi Műszaki Egyetem és a Bonni Egyetem tudósai új modellt javasolnak, amely nemcsak a klasszikus fizika alapjait ingatja meg. Eszerint a gravitáció erősebb vonzóerőt fejlesztene nagyobb léptékben, mint a mindennapi világban.

Igaz, hogy annyi hatást lehetne megmagyarázni, amelyet korábban a sötét anyagnak tulajdonítottak. Az ár: a gravitációs erő változó lehet, és elveszíti a természetes állandó állapotát. Tanulmányukban a bonni csillagász, Pavel Kroupa és bécsi kollégáik által vezetett csoport példák segítségével részletesen elmagyarázta a sötét anyag korábbi modelljeinek gyengeségeit. Következtetés: „Komolyan meg kell kezdeni az alternatívák mérlegelését.” Ez magában foglalta Newton gravitációs elméletének adaptációit is.

Sok kutató továbbra is szkeptikus

Marcel Pawlowski, a Bonni Egyetem asztrofizikusa és a tanulmány társszerzője is ezt a nézetet vallja. „A módosított gravitáció általánosan elfogadott, konkrét megfogalmazása még nem létezik. De vannak alternatív modellek ”- mondja.

De sok kutató továbbra is szkeptikus. Kritizálják az alternatív modelleket, hogy csak elmagyarázzák, mire vannak szabva. "A mai napig nem történt olyan változás a gravitációs törvényekben, amelyek megmagyaráznák az univerzum megfigyelésének teljes körét" - mondja Simon White, a garchingi Max Planck Asztrofizikai Intézet igazgatója. A probléma azonban az, hogy a sötét anyaggal kapcsolatos elképzelések némelyike ellentmond a kozmikus szomszédságunk megfigyeléseinek. A bonni kutatók felhívják erre a figyelmet.

A sötét anyag tömeges vonzereje miatt várható, hogy legalább ezer műholdas galaxis kering a domináns Tejútrendszer és szomszédja, az Andromeda galaxis körül. Valójában csak 25. van. Hogyan lehet kilépni a dilemmából?

Sok tudós reménye a genfi nagy LHC gyorsító felé irányul. Segítségével el akarnak jutni azokba az energiatartományokba, amelyekben a szuperszimmetria elmélete által megjósolt részecskék várhatók a sötét anyagra. Az elméleti szakemberek már megnevezték a jelölt részecskék nevét: „Wimp”, ami azt jelenti, hogy „gyengén kölcsönhatásba lépő, masszív részecske”. Az, hogy valóban léteznek-e vagy sem, a világ elejének és végének modern modelljei számára teszteset lesz.