Zoltán
9 °C
21 °C

Az univerzum határain túlról származó gravitációt észlelt a NASA

2008.09.25. 11:30
A NASA WMAP űrszondája távoli galaxishalmazok olyan nem várt mozgását észlelte, melynek okozója a világegyetem általunk megfigyelhető határain túl lévő anyag gravitációs hatása lehet - jelentette a hírek.csillagászat.hu.

A kutatás vezetője, Alexander Kashlinsky (NASA Goddard Space Flight Center) szerint a vizsgált galaxishalmazok olyan sebességeltérést mutatnak az univerzális tágulástól, ami független a világegyetem tágulásától és a távolság növekedésével sem változik. Ez azért meglepő és váratlan, mert az általunk ismert kozmosz anyageloszlása nem okozhatja. Kashlinsky ezt a kollektív, az univerzumot kitöltő sötét anyag és sötét energia szövetében történő mozgást a sötét áramlás (dark flow) elnevezéssel illeti.

A WMAP szonda azt vizsgálta, hogy a mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás mennyire izotróp, azaz hőmérséklete mennyire irányfüggetlen. A sugárzás izotróp volta az ősrobbanás egyik legfontosabb kísérleti bizonyítéka. Már korábban, a COBE műhold mérései alapján is ismert volt, hogy az addig teljesen izotrópnak gondolt sugárzás mégsem egészen az, parányi ingadozások előfordulnak benne. A WMAP műszerei jóval érzékenyebbek az elődjének eszközeinél, a térbeli felbontása is jobb, illetve jóval kisebb hőmérsékletváltozások kimutatására is képes.

A két műhold által észlelt anizotrópiának az ősrobbanástól független okai vannak. A legerősebb hőmérsékletingadozásokat olyan galaxishalmazok irányában mérhetjük, ahol a bennük található forró, intenzív röntgensugárást kibocsátó gázban szóródnak a mikrohullámú fotonok. A háttérsugárzás fotonjai energiát kapnak a gáz elektronjaitól, aminek eredményeként megváltozik a hullámhosszuk, és így a sugárzás látszólagos hőmérséklete is. A jelenséget Szunyajev-Zeldovics-effektusnak hívjuk, melynek két fajtája is ismert, a termális és a kinematikai. Az első esetben a mikrohullámú fotonokkal kölcsönható elektronoknak a magas hőmérséklet, míg a másodikban valamilyen nagyléptékű mozgás miatt van nagy energiájuk.

A galaxishalmazok nem követik pontosan a világegyetem tágulását, így a kinematikai SZ-effektus miatti hullámhosszváltozások a halmazok egyedi, a táguláshoz viszonyított mozgásának hatását is magukban hordozzák. A termális SZ-effektus nyomait már a múlt század nyolcvanas éveiben is észlelték, de az egy nagyságrenddel kisebb hatást produkáló kinematikai effektust még egyetlen halmaz esetében sem sikerült kimutatni.

A kozmikus háttérsugárzás hőmérsékletének eloszlása a WMAP-szonda adatai alapján. Az új eredmények szerint galaxishalmazok százai mozognak a bíborszínű ellipszissel jelölt terület irányába.

Kashlinksky még 2000-ben felvetette, hogy nagyszámú galaxishalmaz vizsgálatával a gyengébb kinematikai SZ-effektust talán mégis le lehetne választani a termikusról. Dale Kocevski (University of California) és Harald Ebeling (University of Hawaii) társaságában neki is láttak körülbelül 700, erős röntgensugárzó galaxishalmaz vizsgálatának, bízva abban, hogy rábukkannak a keresett színképi eltolódásra. A minta objektumainak távolsága egészen hatmilliárd fényévig, azaz körülbelül az észlelhető Világegyetem méretének feléig terjed.

A halmazkatalógus és a WMAP háttérsugárzás-mérései alapján azonban váratlan dolgot detektáltak: a halmazok 3 millió km/h sebességű mozgását az égbolt egy körülbelül 20 fokos méretű, a Centaurus és a Vela csillagképek között található területe felé. Ráadásul a mozgás sebessége milliárd fényéves skálán független a távolságtól. Az áramlás mérete Kashlinsky szerint egyben azt is jelentheti, hogy az valószínűleg az egész megfigyelhető Világegyetemre kiterjed.

A felfedezés és a kozmológiai modellek azonban nehezen egyeztethetők össze. Ezek szerint ugyanis az ilyen mozgások a növekvő távolsággal egyre kisebbek lesznek. A kozmológiában a mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás - az ősrobbanás után 380 ezer évvel bekövetkezett folyamatnak a lenyomata, amikor az univerzum a sugárzás számára átlátszóvá vált - egy olyan vonatkoztatási rendszer, melyhez képest bármely nagyléptékű mozgásnak irányfüggetlennek kell lennie.

A problémára talán megoldást kínálhatnak az inflációs ősrobbanás-modellek. Ezekben a kezdet után nagyon rövid idővel egy rendkívül intenzív tágulási szakasz következik be, amikor az univerzum mérete hirtelen a sokszorosára nő. Az inflációs modellekben az általunk megfigyelhető rész az egész univerzumnak csak töredéke. A WMAP 2006-ban publikált adatai alátámasztani látszanak ezt az elképzelést, ezért Kashlinsky és munkatársai azt mondják, hogy az általuk detektált áramlás tulajdonképpen az anyag gravitációs hatására adott válasz, ami a gyors felfúvódás miatt a világegyetem általunk észlelhető tartományának határain túlra került.

A kutatócsoport most a mérések hibáinak csökkentésén, illetve a galaxishalmazokban található, magas hőmérsékletű gáz eloszlásának pontosabb feltérképezésén dolgozik. Tervezik egy nagyobb minta összeállítását és az új, márciusban publikált WMAP adatok figyelembe vételét is.