Magyar elmélet magyarázza az űr titokzatos hideg foltját

Sugárzás a régmúltból

Univerzumunk kezdetben forró plazmából állt, mely áthatolhatatlan volt a fény és minden egyéb elektromágneses sugárzás számára. Ez a plazma az ősrobbanás után nagyjából 380 000 évvel hűlt le annyira, hogy a benne szabadon mozgó protonok és elektronok hidrogénatomokká egyesüljenek. A világűrben ettől kezdve terjed akadálytalanul a fény, és a világegyetem gyors tágulása miatt vannak olyan távoli területek, ahonnan csak ma érkezik ide az a sugárzás, melyet még ez az ősi plazma bocsátott ki 13,7 milliárd évvel ezelőtt. A tér folyamatos tágulása miatt e sugárzás hullámhossza idő közben megnőtt, és jelenleg mikrohullámú sugárzásként ér el bennünket: ez világűrben minden irányból érkező kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás. A mikrohullámú háttérsugárzás az ősrobbanás egyik legfontosabb bizonyítéka, amelynek vizsgálata alapvető fontosságú az univerzum fejlődésének megértése szempontjából.

A korai Univerzum hőtérképe

Az ősrobbanás után a világegyetemet kitöltő plazma nem volt teljesen homogén, előfordultak benne kisebb-nagyobb sűrűségingadozások, melyekből később az univerzum úgynevezett nagyléptékű szerkezetei, a galaxishalmazok tömörülései, illetve a közöttük lévő nagyobb üres térségek alakultak ki. E sűrűségingadozások – illetve a velük együtt kialakuló hőmérsékletingadozások – nyomot hagytak a ma megfigyelhető kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásban is.

A csillagászok csak az 1990-es évek elején, műholdas megfigyelésekkel – COBE, WMAP, Planck – bukkantak rá ezekre az igen enyhe, mikrokelvines nagyságrendű (a kelvin milliomod része) hőingadozásokra, melyekből összeállt (és egyre pontosabbá vált) a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás hőtérképe.

Hideg foltok a hőtérképen

Ezen a hőtérképen azonban van néhány furcsa terület. Ezek a hideg foltok, melyek közül a legjelentősebb, 2004-ben felfedezett példány 70 mikrokelvinnel tér el a háttérsugárzás átlaghőmérsékletétől, ami az átlagos hőingadozás négyszerese. A jelenség a Világegyetem keletkezését magyarázó jelenlegi fizikai modellben olyan kis valószínűséggel fordul elő, hogy mindenképpen magyarázatra szorul.

A Frei Zsolt (ELTE Fizikai Intézet) által vezetett Lendület-kutatócsoport friss eredménye szerint az eltérést nagy valószínűséggel nem a mikrohullámú háttérsugárzás forrásának hőmérsékletingadozása, hanem egy, a forrás és Földünk között található óriási szupergalaktikus struktúra okozza egy kozmológiai jelenség, az integrált Sachs-Wolfe-effektus révén. Eszerint a hatalmas, anyagban ritka térrészeken áthaladó elektromágneses sugárzás hullámhossza nő, vagyis a sugárzás lehűl, a sűrűbb térrészeken áthaladva pedig csökken a hullámhossz, vagyis a sugárzás felmelegszik.

Galaxisszegény szemüvegen át hűvösebb a világ

Ezt a hatalmas, a Naprendszertől 3 milliárd fényévre található, galaxisokban igen szegény területet – úgynevezett supervoidot – egy háromdimenziós égtérképen sikerült azonosítani, melyet az ELTE vendégkutatójaként Hawaiin dolgozó Kovács András, a Pan-STARRS1 teleszkóp és a NASA Wide Field Survey Explorer (WISE) műholdjának látható, illetve infravörös tartományban készített felvételei alapján állított össze.

„Kutatócsoportunk két éve csatlakozott a Pan-STARRS égtérképező projekthez, amelynek távcsövét a Hawaii Egyetem építette, és amely projektben a világ mintegy 10 különböző intézete vesz részt. Ez az első olyan galaxisfelmérés, amely kellő mélységben lefedi az égnek azt a részét, ahol a „hideg folt” található. András kitartó munkájának eredménye, hogy mi készítettük el először az adatok alapján a felfedezést lehetővé tévő térképet” - mondta Frei Zsolt az mta.hu-nak.

A leghatalmasabb struktúra a világegyetemben

A Kovács András, Frei Zsolt és kutatótársuk, Szapudi István (a Hawaii Egyetem munkatársa, az ELTE- nműködő Lendület-kutatócsoport külső tagja) által felfedezett supervoid még saját kategóriájában is szokatlanul nagynak számít – a magyar csillagászok szerint 1,8 milliárd fényéves átmérőjével ez az ember által valaha felfedezett leghatalmasabb struktúra a világegyetemben. Frei Zsolt szerint

ez olyan, mintha ezen a feltárt területen kb. 10 ezer galaxis hiányozna az átlagos galaxis-sűrűség alapján várthoz képest.

Kovács András elmondta, hogy egy ilyen hatalmas supervoid megjelenése önmagában is igen kis valószínűségű esemény, így kicsi az esély arra, hogy ugyanabban az irányban, tőle függetlenül megjelenjen egy hasonlóan valószínűtlen szélsőséges hőmérsékletingadozás a mikrohullámú háttérsugárzás forrásában. A jelenlegi mérési adatok alapján még nem jelenthető ki, hogy az észlelt anomáliáért teljes egészében a supervoid tehető felelőssé, azonban a kutatócsoport tervei közt szerepel, hogy eddigi eredményeiket a Pan-STARRS1 és a sötétenergia-felmérés (Dark Energy Survey) újabb adatai alapján tovább pontosítják.