Fény derülhet a sötét energia titkára

Luigi Guzzo (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Olaszország) és munkatársai egy kiterjedt, nemzetközi együttműködés keretében (melyben 24 kutatóintézet 51 csillagásza vett részt) több ezer távoli galaxist vizsgáltak spektroszkópiai módszerekkel. Céljuk az volt, hogy kiderítsék: vajon alátámaszthatóak-e megfigyelési bizonyítékokkal az univerzum tágulására adott jelenlegi elméleteink?

A világegyetem változatlanságát hirdető teóriák a XX. század elején megdőltek: Einstein általános relativitáselmélete (illetve Friedmann és Lemaitre ebből levont következtetései), valamint Hubble észlelései a távolodó galaxisokról arra utaltak, hogy az univerzum nem lehet állandó méretű. Az ősrobbanás-modell elterjedése után az is világossá vált, hogy a ma megfigyelhető világ egy rendkívül kicsiny tartományból fejlődött ki, s ma is folyamatosan tágul.

Az igazán nagy meglepetés azonban tíz évvel ezelőtt érte a tudósokat: az észlelési eredmények azt mutatták, hogy a világegyetem egyre gyorsuló ütemben tágul (ez annak a fényében különösen meglepő, hogy az ismert, alapvető kölcsönhatások közül nagy méretskálákon egyértelműen a gravitáció válik uralkodóvá – ami pedig vonzóerő, tehát éppen hogy lassítania kellene a méretnövekedést). A gyorsuló tágulásnak jelenlegi ismereteink szerint kétféle oka lehet. Az egyik, hogy a gravitáció ezeken az óriási méretskálákon mégsem a jól ismert elméletek szerint működik (ennek térelméleti okai lehetnek, azaz a vizsgálatokhoz extra térdimenziók bevezetése szükséges). A másik lehetséges ok pedig egy, az egész univerzumot átható, titokzatos taszító erő, az úgynevezett sötét energia vagy kozmológiai állandó jelenléte.

Kozmikus hab

A jelenlegi mérések nem teszik lehetővé, hogy eldöntsük, melyik az igazi ok. A nemzetközi csoport azonban kidolgozott egy olyan eljárást, ami választ adhat a jelen kozmológiájának egyik legnagyobb kérdésére. Az utóbbi két-három évtizedben nagyon sok galaxis látszólagos sebességét sikerült megmérni, s ezáltal a világegyetem egy jelentős tartományára nézve egy háromdimenziós térképet készíteni a galaxisok eloszlásáról. Ez tette lehetővé a legnagyobb méretskálájú struktúrák (galaxishalmazok és szuperhalmazok) "kozmikus hab"-szerű megjelenésének felfedezését is.

Mai eszközeinkkel ugyanakkor képesek vagyunk meghatározni a galaxisok lokális sebességét is, elkülönítve a közöttünk lévő tér tágulása okozta látszólagos sebességtől. Ezek az értékek apró ingadozásokként figyelhetőek meg az eloszlástérképeken. Guzzo és kollégái szerint különböző távolságokban (azaz az univerzum különböző életkoraiban) megmérve ezeket a kis mértékű fluktuációkat, tesztelhetjük kozmológiai elméleteink helyességét.

A projekt tagjai az Európai Déli Obszervatórium chilei VLT távcsőegyüttesének egyik 8,2 m-es teleszkópját használták a VIMOS spektrográffal. Egy kb. 4 négyzetfokos, azaz a telihold korongjánál hússzor nagyobb területen sikerült rögzíteni mintegy 13 ezer galaxis nagyfelbontású spektrumát, ami az eddigi legnagyobb ilyen jellegű minta. A megfigyelt legtávolabbi galaxisok mintegy 7 milliárd fényév távolságban vannak.

A sebességeloszlások vizsgálata azt sugallja, hogy a sötét energia modellje helytállóbb, de a hibahatárok elég nagyok ahhoz, hogy más elméleteket teljes bizonyossággal ki lehessen zárni. Ahhoz, hogy a rejtélyes taszítóerő létét kísérleti úton is sikerüljön egyértelműen bizonyítani, a mostaninál tízszer érzékenyebb technológiára van szükség. Ez azonban akár néhány év múlva rendelkezésre állhat, hozzásegítve ezzel az egyik legérdekesebb kozmikus probléma megoldásához. Az eredményeket részletesen taglaló szakcikk a Nature 2008. január 31-i számában jelent meg.