Ilona
18 °C
34 °C

Négydimenziós csillag összeomlása miatt létezünk?

2013.09.21. 08:19
Egy kanadai asztrofizikus teljesen új elmélettel állt elő a világegyetem keletkezéséről, amely megmagyarázná, hogy az univerzum miért olyan egyforma minden irányban. Niayesh Afshordi szerint egy négydimenziós csillag fekete lyukká omlott össze.

A tudósok többsége elfogadja az ősrobbanást, mint a világegyetem keletkezését megmagyarázó elméletet. Nagyon röviden, az elmélet szerint az ősrobbanás pillanatában a világegyetem egy olyan állapotból kezdett el tágulni, amely egy rendkívüli sűrűségű és hőmérsékletű pontban zsúfolódott össze. Az ősrobbanás kifejezést arra a pillanatra értik, amikor a világegyetem hirtelen tágulni kezdett.

Az ősrobbanás megmagyarázhatatlan kérdései

Az elméletet távoli galaxisok színképvonalainak vöröseltolásából vezették le. Elsőként Alexander Friedman állt elő a táguló és összehúzódó világegyetemekkel, később Edwin Powell Hubble csillagász figyelte meg, hogy minél távolabb van tőlünk egy galaxis, annál nagyobb a vöröseltolása (és annál nagyobb sebességgel távolodik). A csillagok emissziós színképe alapján következtetni lehet arra, hogy az adott égitest közeledik vagy távolodik a Földünktől. Ha az égitest közeledik felénk, a színtérkép a kék felé mozdul el, ha távolodik, a vörös szín felé. Ha a világegyetem egészét vizsgáljuk, vöröseltolódást figyelhetünk meg, ebből következtetnek arra a tudósok, hogy a világegyetem folyamatosan tágul.

b01jmtxt 640 360

Az ősrobbanás után az anyag óriási sebességgel kezdett el távolodni és persze hűlni. Fontos megjegyezni, hogy az ősrobbanás nem egy valódi robbanás volt, inkább úgy kell elképzelni, hogy a maga tér kezdett el hihetetlen sebességgel tágulni. A folyamatot egy lufival szokták szemléltetni a könnyebb megértés miatt, mintha a felületére pontokat rajzolnánk, és a léggömb felfújásával a pontok egyre távolabb kerülnek egymástól.

Vannak azonban problémák is az ősrobbanás elméletével, de a tudósoknak nem sikerült jobb ötlettel előállniuk a világegyetem keletkezésére. Az egyik probléma a szingularitás kérdése, az elmélet szerint a világegyetem születésekor a sűrűség és a téridő görbülete végtelen volt egy végtelen kis pontba összesűrűsödve. De ezt lehetetlen matematikai úton leírni, a számítások értelmetlenné válnak.

Egy másik felvetés, amit nem tudnak megmagyarázni, hogy a világegyetem hőmérséklete nagyjából egységes. Az ősrobbanás után folyamatosan hűlt a hőmérséklet, de nem telt el azóta annyi idő, amely megmagyarázná ezt az egységességet. A legtöbb csillagász elfogadja azt az elméletet, hogy a fiatal univerzumban valamilyen ismeretlen energia a fénynél is gyorsabbá tette a tágulást. Niayesh Afshordi azonban megjegyzi, hogy az ősrobbanás annyira kaotikus volt, hogy nem világos, volt-e egyáltalán bármilyen homogén darabka.

Egy táguló bránban élünk

Niayesh Afshordi és kollégái tehát új elmélettel álltak elő, amit az arXiv-on tettek közzé. Maga az elmélet nem teljesen új, még 2000-ben vetette fel egy kutatócsoport, amelynek tagja volt Gia Dvali, a németországi Ludwig Maximilians Egyetem fizikusa is. Ebben a modellben a háromdimenziós világegyetem a membrán (vagy brán), amely a négy dimenzióval rendelkező univerzumban türemkedik ki.

Ennek a négy dimenzióval rendelkező univerzumnak vannak négydimenziós csillagai. Ha közülük egy-egy néha összeomlik, akkor négydimenziós fekete lyukakat hoz létre, hasonlóan, ahogy a mi háromdimenziós világegyetemünkben tapasztaltakhoz. Az elmélet folytatásában is a hasonlóságra helyezik a hangsúlyt.

A mi világegyetemünkben ha összeroskad egy csillag és fekete lyuk lesz belőle, akkor a fekete lyukat úgynevezett eseményhorizont veszi körül, amely gömb alakú. Ugyanakkor a háromdimenziós térben az eseményhorizont kétdimenziós. Ebből következik, hogy a négydimenziós buborékuniverzumban a négydimenziós fekete lyukak eseményhorizontja háromdimenziós.

Afshordi és csapata lemodellezte egy négydimenziós csillag halálát. Kiderült, hogy a kilökődő anyag háromdimenziós bránt hoz létre a háromdimenziós eseményhorizonton és lassan tágulni kezd. És itt el is érkeztünk az új elmélethez, a kutatók szerint ugyanis háromdimenziós univerzumunk egy ilyen bránban van. Ennek növekedése magyarázza a világegyetem tágulását. A tágulás miatt gondolják azt a csillagászok, hogy az ősrobbanással keletkezett a világegyetem – de Afshordi szerint ez csak a látszat.

Még finomítani kell

A világegyetem keletkezéséről szóló elméleteknek nagyon sok kritériumnak kell megfelelniük. Meg kell magyarázniuk számos megfigyelést és az sem árt, ha olyan problémákra is választ adnak, amelyeket az eddigi elméletekkel nem tudtak megmagyarázni a kutatók. Ez a modell választ ad például a korábban felvetett kérdésre, az univerzum egységességére és egységes hőmérsékletére. Mivel a négydimenziós univerzum már jóval régebb óta létezik, így különböző részeinek volt idejük egymáshoz igazodni, a háromdimenziós univerzum egyszerűen örökölte ezeket a tulajdonságokat.

Az ősrobbanás elmélete szerint a világegyetem kezdetben hihetetlenül sűrű volt. Az idő múlásával a tér tágul, és a csillagászati objektumok (például galaxisok) egyre távolabb kerülnek egymástól.
Az ősrobbanás elmélete szerint a világegyetem kezdetben hihetetlenül sűrű volt. Az idő múlásával a tér tágul, és a csillagászati objektumok (például galaxisok) egyre távolabb kerülnek egymástól.

Van persze néhány probléma, amelyre ez sem ad választ. Az Európai Űrügynökség néhány hónapja közzétett néhány érdekes adatot arról, hogy kicsiny fluktuációkat találtak a háttérsugárzás 2,7 K körüli hőmérsékletében. A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás akkor jött létre, amikor a világegyetem hőmérséklete eléggé lecsökkent az ősrobbanás után ahhoz, hogy anyaga átlátszóvá váljék. A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást az ősrobbanás komoly bizonyítékának szokták tekinteni.

Az űrügynökség térképe alapján tesztelhetők az univerzum inflációjára vonatkozó állítások is. Az elmélet szerint az ősrobbanás után közvetlenül az éppen megszületett világegyetem mérete elképzelhetetlenül rövid idő alatt 1026-szorosára tágult. A Planck űrszonda mérései megegyeztek az ősrobbanás elméleténél feltételezett számításokkal, de négy százalékkal eltérnek az új elmélet által feltételezettől. Afshordi reméli, hogy fel tudja oldani az ellentmondást és jelenleg is elmélete finomításán dolgozik. Természetesen ennyi alapján még nem kell elvetni az ősrobbanás elméletét, csak arról van szó, hogy a kutatók keresik a választ és egyre újabb és újabb elméletekkel állnak elő.