2013.01.03. 15:28| Szerző: Milupapa

elemzes.jpg

Radikálisabb elméletek

Nem az ősrobbanás elmélete az egyetlen, amivel magyarázni lehet az általunk ismert világot, de minden bizonnyal a legnépszerűbb. Az alapvető feltevés az ősrobbanásnál az, hogy a robbanás előtt nem létezett idő. Ezt így a kutatók némi szájhúzással ugyan de elfogadták, mert nem láttak jobb megoldást. De valljuk be őszintén, kicsit nehéz elképzelni azt, hogy az idő egyszerre csak elindult, egyik pillanatról a másikra. Azelőtt mi volt? Ha nem volt idő, MIKOR indult el az ősrobbanás folyamata, és miért? Ha történik valami, legyen szó BÁRMIRŐL, ahhoz IDŐ kell. Értik a kedves olvasók a fejszédítő paradoxont? Kezdjük nyugtalanul érezni magunkat, mint amikor Aliz látogat el csoda országba.

6.jpg

Ahhoz, hogy érdemben fel tudjuk fogni józan paraszti ésszel is a most következő elméletet, érdemes egy picit még elmélyednünk az ősrobbanás standard modelljében részletesen. Mint a képen is látható, az egész mindenség egyetlen pontból, a szingularitási pontból indult ki. Most egyelőre felejtsük el azt, hogy azelőtt nem létezett idő, sem pedig tér, ami ugyebár képtelenség, mert valaminek léteznie kellett akkor is. A robbanás pillanatában azonnal megindult a felfúvódás, vagyis az anyagok kilökődése, melyek magukkal vitték a tért és az időt is, mondhatni egyszerre tágultak velük. Ezután következett az úgynevezett sötét időszak, amikor a kilökődött anyagok csak keringtek a térben, és még nem álltak össze semmilyen anyaggá. Ez csak később, az ősrobbanás után 400 millió évvel következett be, ekkor születtek meg az első csillagok, majd később a galaxisok, bolygók. A sötét energia tágulása ezután felgyorsult, és elkezdett tágulni a világegyetem.

Az univerzum keletkezésének egy új elmélete szerint az ősrobbanást egy őscsobbanás előzte meg. Az elmélet szerint lehetséges, hogy az általunk ismert világegyetem mellett létezik egy láthatatlan, párhuzamos univerzum is. A jelenleg is alaposabb kidolgozási stádiumban lévő gondolat arra keresi a választ, hogy mi történhetett, a kb. 15 milliárd évvel ezelőtt bekövetkezett, a világegyetemünket létrehozó ősrobbanást megelőzően. Az elmélet középpontjában az ún. húr-elmélet áll, amely szerint az univerzum, és az idő alkotóelemei apró, vibráló húrok. Ez az elmélet sok tudósnak felkeltette az érdeklődését az elmúlt években, de nagyrészt bizonyítatlanul maradt. A Steinhardt-csoport elmélete, lényegében a húr-elmélet egy kiterjesztett értelmezésén, az ún. M-teórián alapul. Ez az elmélet nem veti el az ősrobbanás elméletét, hiszen túl sok bizonyíték szól mellette, és a tudományos közvélemény is biztos alapként kezeli azt. Ehelyett az M-teória az ősrobbanást megelőző eseményekre koncentrál, feltételezi, hogy az univerzumnak 11 dimenziója létezik, ezek közül 6, összefonódott, amelyeket ezért nem is kell figyelembe venni a továbbiakban. A Steinhardt-féle elméletben az univerzum egy szintén többdimenziós űrben helyezkedik el. A Világegyetem működése pedig 5 dimenzióban zajlik. Azt feltételezik az elmélet alkotói, hogy az Univerzum az ősrobbanás előtt, két tökéletesen sík, négydimenziós felületből állt. A  Nagy Bumm előtt az egyik ilyen „lap” volt a mi világegyetemünk őse, a másik pedig egy párhuzamos univerzum. A Princeton University kutatói állítják, hogy a láthatatlan, párhuzamos univerzumban tapasztalható fluktuációk okozták annak torzulását, amely azt idézte elő, hogy az a mi világegyetemünk felé közeledjen. Az „úszó” univerzum összeütközött a mi univerzumunkkal és az ütközés energiája az univerzumunk anyagává és energiájává vált az ősrobbanásban.

7.jpg

A tudósok szerint az elmélet életképes, és beilleszthető a ma már több csillagász által támogatott vélekedések közé, amelyek a kozmosz és a mikro-világ közötti kapcsolatnak tulajdonítanak nagy jelentőséget. Természetesen egyik elgondolás sem bizonyítható mindaddig, amíg a tér és idő összefüggéseit nem sikerül a jelenlegi tudásunknál bővebb ismeretanyag alapján megérteni.

A teóriát a fenti folyamatábra szemlélteti a legjobban. Kezdetben tehát két teljesen sima, és üres univerzum létezett, egymással párhuzamosan. Aztán valamiféle hatás azt váltotta ki, hogy ezen univerzumok elkezdjenek összehúzódni. Az összehúzódás olyan mértékűvé vált egy ponton, hogy az addig lapos univerzumok erőteljesen felgyűrődtek, hullámossá, kitüremkedővé váltak. Mikor aztán ezek a kitüremkedések összeértek egy ponton, tehát a két univerzális sík találkozott egymással, létrejött az ősrobbanás, mely hatalmas robbanást okozott. megindult a folyamatos tágulás, és a már ismert folyamat: csillagok, bolygók születése, majd a sötét energia gyors terjedése. Ezen utolsó szakaszba univerzumunk csak sokmilliárd, vagy annál is több év múlva jut el. Ekkor halnak majd el a csillagok, és idővel egytől egyig fekete lyukakká, vagy sötét anyaggá bomlanak. Ezt még nem lehet biztosra tudni, csak elméleti találgatásokról beszélünk, de nagyon valószínű, hogy végül az univerzum életének alkonyán majdnem minden anyag és törmelék visszabomlik sötét anyaggá, vagy sötét energiává, és visszatér a világunk az eredeti állapotba, azaz az univerzum újra kisimul és üressé válik. Ettől kezdve pedig a körforgás újra kezdődik. Az M-teória tehát szintén azt veti fel, mint az oszcilláló világegyetem teóriája: a Nagy Bumm nem az első, és nem is az utolsó. Hátborzongató belegondolni, hogy vajon hány ősrobbanás zajlott már le, és még hány fog megtörténni.

8.jpg

Ez mind szép és jó, de még mindig nem kaptunk választ a legégetőbb kérdéseinkre. Többet között arra, hogy például mi idézhette elő az előbb említett körfolyamatot. Valahogy csak elkezdődött. Az nem lehet, hogy mindig is volt. Valamikor létrejött valaminek a hatására, de minek a hatására? Kinek a hatására? Isten műve lenne az egész? Stephen Hawking, a cambridge-i egyetem világhírű elméleti fizikusa, a világ legismertebb élő tudósa kiábrándított minket a The Grand Design (A nagy terv) címmel megjelent könyvében, ugyanis azt állította, hogy nincs Isten. No persze ő ennél jóval finomabban fogalmazott, de az üzenet majdnem éppen ez. Hawking könyveiben sokszor ír istenről, de mindig csak metaforikus értelemben. „Ha megértjük a fizika törvényeit, megismerjük Isten észjárását” – írja például az Idő rövid történetében. Ebben a könyvben azonban kijelenti, hogy az ősrobbanáshoz, és az univerzum keletkezéséhez nem kell istent feltételezni. Egyszerűen a gravitáció törvényszerűségei okozták, hogy az univerzum létrehozta magát a semmiből.

A tudományos és egyházi körökben nagy viharokat kavaró mű szembemegy Newton híres kijelentésével is, aki amellett, hogy a modern fizika és matematika alapjainak lefektetésével felforgatta a tudomány világát, mélyen vallásos volt, és többször leszögezte, a világot, benne a fizika törvényeivel, Isten teremtette, nem jöhetett létre csak úgy a káoszból. A Nagy terv szerint Newton hite 1992-ben kapta meg a legkomolyabb ellenérvet, amikor felfedezték az első exobolygót. Azóta, az egyre újabb, Naprendszeren kívüli, Földhöz hasonló bolygók megtalálása mind arra utal, hogy a szerencsés, az élet kialakulására alkalmas körülményeink (a Nap-Föld távolság, a Nap, illetve a bolygónk tömege, stb.) nem is annyira ritkák, hogy ahhoz egy felsőbbrendű hatalom gondoskodását kellene feltételeznünk.

9.jpg

De ha nem Isten, akkor ki hozta létre a mindenséget? Ahhoz, hogy ezt a kérdést megértsük, előbb még tennünk kell egy újabb kitérőt az űr végtelen mélyére, és számot kell adnunk arról, hogy milyen elméletek léteznek, melyek az univerzumunk működését magyarázzák. Szokás mondani, hogy az univerzum végtelen. Nos, ha elfogadjuk az ősrobbanás elméletet, akkor tehát a 13,7 milliárd évvel ezelőtt megszületett univerzum jelenlegi határai valahol azért mégiscsak léteznek, de hogy azon túl mi található - nos, erre senki nem tudja a választ. Egyes kutatók azonban állítják, nem csak egy univerzum létezik. Feltételezések szerint az egyes univerzumok néha „találkoznak”. Képzeljünk el néhány papírlapot egymás mellett, élére állítva. Ha ezek elég rugalmas anyagból készülnek, akkor egy kis szellőtől itt-ott néha összeérnek - ezzel meg is kaptuk a multiverzum elméletének vázlatos magyarázatát. Egy nemzetközi kutatócsapat ezt igazoló algoritmust dolgozott ki, mellyel saját univerzumunk szabálytalanságait lehet felfedni. Feltételezések szerint ilyen érintkezésekre az ősrobbanás után nem sokkal meglehetősen gyakran került sor, azóta azonban, a tágulás miatt megritkultak ezek az események.

A miénkhez hasonló „buborékuniverzumok” sokasága létezhet, melyek valószínűleg eltérő paraméterekkel bírnak, mint a miénk. Más fizikai törvények alakították, alakítják őket, például a gravitációs vonzás nagysága eltérhet, vagy éppen az anyag-antianyag aránya más, esetleg nem létezik sötét energia bennük, vagy éppenséggel pont ez uralja őket. A kutatók által létrehozott algoritmus statisztikai elemzéseken alapuló módszerrel keresi azokat a pontokat, ahol megmagyarázhatatlannak tűnő anomáliák mutatkoznak a háttérsugárzás képében. Eddig 15 érdekesnek tűnő jelenségre bukkantak, melyek közül 4 különösen ígéretes lehet. Ugyanakkor az sem kizárt, hogy a kozmikus háttérsugárzásról jelenleg birtokunkban levő térkép egyszerűen nem elég éles, részletes ahhoz, hogy felfedezzük azokat a pontokat, amik rámutathatnak a multiverzum elmélet helyességére.

10.jpg

Ha azt hittük volna, hogy ez leghajmeresztőbb teória, amit olvasni fogunk, akkor készüljünk fel az újabb sokkra. Ugyanis van egy még bonyolultabb, és még bizarrabb elmélet is a létező univerzumra. Ehhez azonban érdemes megismerkednünk előbb a végtelen csillagmezők egyik legveszedelmesebb lakóival, a feketelyukakkal.

Miről is beszélünk? Mik azok a feketelyukak? Miből vannak, hogy keletkeznek, és hogyan pusztulnak el, ha elpusztulnak egyáltalán?  A fekete lyuk egy olyan kozmoszbéli jelenség, égitest, ahol a felszínre érvényes szökési sebesség eléri vagy meghaladja a fénysebesség értékét. Létezésüket az általános relativitáselmélet támasztja alá. Fekete lyuk keletkezik akkor, ha egy véges tömeg a gravitációs összeomlásnak nevezett folyamat során egy kritikus értéknél kisebb térfogatba tömörül össze. Ekkor az anyag összehúzódását okozó gravitációs erő minden más anyagi erőnél nagyobb lesz, s az anyag egyetlen pontba húzódik össze. Ebben az esetben a térfogat és a sűrűség végtelenné válnak, azaz gravitációs szingularitás keletkezik, melyről már korábban beszéltünk. A szingularitás közelében olyan erős a gravitáció, hogy sem az anyag, sem a fény nem szabadulhat ki, ha egyszer bekerül a vonzásba. E gömb alakú térrész határfelülete az eseményhorizont. Az eseményhorizonton belülre kerülő anyag vagy sugárzás belezuhan a szingularitásba, s hogy ott mi történik vele, az talán még ijesztőbb kérdéseket vet fel, mint amikkel eddig találkoztunk.

11.jpg

Fontos megjegyezni azt, hogy a fekete lyukak létezése mind elméletileg, mind csillagászatilag igazolt. A fekete lyukak sokak szerint új univerzumok vagy dimenziók szülőhelyei, az elméletileg lehetséges időutazás, vagy a fénynél gyorsabb utazás eszközei lehet. Mások szerint végtelen energiaforrások, amik mindenhol a galaxisban rendelkezésre állnak. Mivel a beléjük zuhanó anyag gyakorlatilag elveszíti szerkezetét, a fekete lyukaknak mindössze három, egymástól független tulajdonságuk van: tömegük, forgási sebességük és (elméletileg előre jelzett, a természetben elő nem forduló) elektromos töltésük. Nagy tömegű csillagok egyik lehetséges végállapotaként, szupernóva-robbanás után a csillagmaradvány tömegétől függően fekete lyuk vagy neutroncsillag keletkezhet. A fekete lyuk keletkezéséhez elég nagy tömegű csillag szükséges, hogy még a belőle keletkezett neutroncsillag is összeroppanjon. A fekete lyukak tehát hétköznapibb értelemben halott csillagokból keletkeznek bizonyos esetekben. Hogy tovább borzoljuk a kedélyeket, a legújabb kutatások szerint, melyek lassan elfogadottá válnak, a mi galaxisunk közepén is egy óriási feketelyuk helyezkedik el, lassan, évmilliárdok alatt magába szippantva az összes csillagot, bolygót. Stephen Hawking kimutatta 1974-ben, hogy a fekete lyuk környezetében a lyuk tömegének rovására részecskék keletkezhetnek (az energia átalakul anyaggá), ezáltal a lyuk tömege csökkenhet. Ez az anyagkeletkezés annál intenzívebb, minél kisebb a lyuk tömege. A tudósról Hawking-sugárzásnak elnevezett jelenség révén, ahogy a lyuk egyre kisebbé válik, úgy lesz az anyagkibocsátás egyre erősebb, míg végül a lyuk robbanásszerű hevességgel eltűnik. A fekete lyukba belekerülő anyag és sugárzás viszont a lyuk tömegét növeli. Ez ellensúlyozza az anyagkibocsátást, egészen addig, amíg a világegyetem hőmérséklete (2,7 kelvines kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás) a fekete lyuk felszíni hőmérséklete felett van.

A világegyetem tágulása miatt a világegyetem hőmérséklete folyamatosan csökken, nullához konvergál (örökké táguló világegyetem esetén), ami pedig azt jelenti, hogy egy idő után bármely fekete lyuk felszíni hőmérsékleténél alacsonyabb lesz.  Azaz egy idő után minden fekete lyuk tömege csökkenni kezd, végül teljesen elpárolog (örökké táguló világegyetem esetén (azért itt is előfordulhat elfajuló eset, például hiperbolikusan gyorsuló tágulás esetén a világegyetem mérete véges időn belül végtelen nagyra nőhet és nem biztos, hogy a fekete lyuknak lesz ideje elpárologni mielőtt a világegyetem „szétspriccel a végtelenbe”. Ha ez megtörténik, többé nincs értelme térről és időről beszélni, ahogy a kérdéses fekete lyukról sem.), zárt világegyetem esetében a helyzet a tágulás, majd az ezt követő összehúzódás paramétereitől, illetve a fekete lyuk tömegétől függ).

Térjünk vissza a pár bekezdéssel korábban ígért őrületes elmélethez, mely valószínűleg még jobban felcsigázza az érdeklődő olvasót: elképzelhető, hogy mi is egy fekete lyuk belsejében élünk.  Fekete lyukakba belépő részecskék mozgásának elemzésére alapozva vetették fel először, hogy minden egyes fekete lyuk belsejében egy-egy külön univerzum létezhet. Talán a Tejút és más galaxisok közepén elhelyezkedő hatalmas fekete lyukak más univerzumok átjárói. Einstein általános relativitáselméletében a fekete lyukak belseje egy gravitációs szingularitás, olyan terület ahol az anyag sűrűsége végtelenbe hajlik. Az azonban koránt sem egyértelmű, hogy a szingularitás valóban egy végtelen sűrűséget takar, vagy pusztán az általános relativitás egy matematikai hiányossága, mivel az általános relativitás egyenletei lebomlanak a fekete lyukak belsejében.

Elemzéséhez az úgynevezett Einstein-Cartan-Kibble-Sciama (ECKS) gravitációs elméletet vették alapul. Einstein egyenleteivel szemben az ECKS számításba veszi az elemi részecskék forgását vagy perdületét, amivel lehetővé válik a téridő geometriájának egyik tulajdonságának, a torziónak a kiszámítása. Amikor az anyag sűrűsége a fekete lyukban hatalmas méreteket ölt (több mint 1050 kilogrammot köbcentiméterenként) a torzió egy gravitációt ellentételező erőként nyilvánul meg, ami meggátolja az anyag korlátlan sűrűsödését, így az nem éri el a végtelen sűrűséget. Tehát eltűnik a szingularitás, ehelyett az anyag visszapattan és elkezd tágulni. Sok vitát kiváltó tanulmányában az indianai kutató a fenti elméletek alapján modellezte a tér-idő viselkedését egy fekete lyukban attól a pillanattól, hogy az elkezdi a visszapattanását. A kapott kép arra hasonlít amikor összenyomunk egy rugót. A gravitáció eleinte felülkerekedik a torzió taszító erején és összenyomja az anyagot, végül azonban a taszító erő annyira megnő, hogy megállítja az anyag összeomlását és megindítja a tágulását. Poplawski számításai azt bizonyítják, hogy a téridő a fekete lyukban mindössze 10-46 másodperc alatt legkisebb méretének körülbelül 1,4-szeresére tágul. Ez a döbbenetesen gyors visszapattanás vezethetett el a ma észlelhető táguló univerzumhoz, ez lehetett az ősrobbanás.

 

Túl sok az ellentmondás

Annak ellenére, hogy az ősrobbanás a legelfogadottabb, és kutatók által is legpreferáltabb elmélet, úgy tűnik, szépen lassan megdőlni látszik, vagy legalábbis mindenképpen érdemes lenne újragondolni a modellt, ugyanis sok az ellentmondás. Volt már szó például a kozmikus háttérsugárzásról. Az 1965-ben felfedezett háttér egy gyenge sugárzás halvány izzása, melyről feltételezik, hogy átjárta az egész univerzumot. Mivel látszólag minden irányból közel azonos frekvencián és erővel érkezik, a kozmológusok azt a következtetést vonták le, hogy mindez az ősrobbanás maradványa. Mi van, ha mégsem? Történt ugyanis, hogy 1969-ben két orosz tudós, Rasid Szunyajev és Jakov Zeldovics arra a megállapításra jutottak, hogy a galaxis klaszterek - a világegyetem legnagyobb rendszert alkotó szerkezetei - valójában árnyékot vetnek a mikrohullámú háttérsugárzásra. A klaszterek szabad elektron felhői elvileg beleütköznek és kölcsönhatásba lépnek a mikrohullámú háttérsugárzás fotonjaival, kitérítve eredeti útvonalaikról, melynek következtében egyfajta árnyékhatást hozva létre.

 

Az Alabama Egyetem kutatóinak azonban nem minden esetben sikerült megtalálniuk a Stunyajev-Zeldovics páros által leírt effektust ott, ahol annak az elméletek szerint lenniük kellene. Egyes klaszterek esetében jelen volt, másoknál viszont nem, és ez utóbbiak vannak túlsúlyban az eddig elvégzett vizsgálatok tanúsága szerint. A kutatók 31 klasztert tanulmányoztak, a hatás azonban csak egynegyedüknél volt észlelhető, ami nagyjából megfelel a mikrohullámú háttérnél korábban megfigyelt természetes eltéréseknek.

12.jpg

Ezért arra a következtetésre jutottak az eredmények megvizsgálása után, hogy a mikrohullámú sugárzás vagy nem a klaszterek mögül érkezik - ami annyit jelent, hogy az ősrobbanást úgy ahogy van el lehet vetni - vagy valami más folyik a háttérben. Utóbbi esetben az egyik lehetőség, hogy a klaszterek maguk is mikrohullám kibocsátó források, amit eredményezhet egy-egy beágyazott pont, vagy egy, a klaszterek környezetének részét képző, mikrohullámokat kibocsátó anyaghalmaz.

 

A kutatás vezetője, az egyetem fizikaprofesszora szerint amennyiben az általánosan elfogadott ősrobbanás elmélet pontos és a háttérsugárzás valóban az univerzum minden szegletében jelen van, akkor az összes megvizsgált galaxisnak árnyékot kellene vetnie e mikrohullámú háttérre.


De nem ez az egyetlen árulkodó jel, ami az ősrobbanás-modell ellen szól.  Roger Penrose, matematikus és elméleti fizikus, az Oxfordi Egyetem professzora koncentrikus köröket formázó mintákat fedezett fel a galaktikus háttérsugárzásban, mely szerinte olyan eseményekre mutat, melyek az univerzumunk keletkezése előtt mentek végbe. Ez önmagában ugyan nem dönti meg az ősrobbanás elméletét, de mindenképpen ahhoz az elmélethez szolgáltat muníciót, miszerint a világegyetem már számos Nagy Bummon, illetve összehúzódáson, Nagy Reccsen van túl. A szakemberek körkörös mintákra bukkantak a sugárzásban. Ezek között van olyan, ami öt gyűrűvel rendelkezik, ami véleményük szerint öt grandiózus eseményre utal. A két tudós úgy véli, hogy a körök extrém heves gravitációs sugárzási hullámok lenyomatai, melyeket szupernehéz fekete lyukak ütközése okozott az utolsó Nagy Bumm előtti korban, azaz a mostani világegyetem előtti időben.

>> Előre: Az univerzum legnagyobb titkának nyomában - ELEMZÉS 3.

 << Vissza: Az univerzum legnagyobb titkának nyomában - ELEMZÉS 1.

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

süti beállítások módosítása