Fizikai Nobel-díj, 2011 - Minden határon túl

Tudomány

Csillagász-asztrofizikusok kapták a 2011-es fizikai Nobel-díjat, az univerzum gyorsuló tágulásának felfedezéséért, illetve igazolásáért. Márpedig ennek a felfedezésnek jelen esetben komoly kozmológiai jelentősége is van.
Csillagász-asztrofizikusok kapták a 2011-es fizikai Nobel-díjat, az univerzum gyorsuló tágulásának felfedezéséért, illetve igazolásáért. Márpedig ennek a felfedezésnek jelen esetben komoly kozmológiai jelentősége is van.

Idén három, részben egymással is versengő amerikai tudóst tartott legalkalmasabbnak a Nobel-díj-bizottság, hogy elnyerjék a legrangosabb tudományos kitüntetést. Közülük a most 52 éves Saul Perlmutter, az Egyesült Államok energiaügyi minisztériumának felügyelete alatt működő Lawrence Berkeley National Laboratory Szupernóva Kozmológiai Projektjének vezetője, míg Adam Riess (41) és az Ausztráliában élő Brian P. Schmidt (44) a "konkurens" High-z Szupernóva Kereső Csoport (amely különböző egyetemi tudományos káderek szoros együttműködése) vezető kutatója.

A két kollektíva 1998-ban gyakorlatilag egyszerre talált bizonyítékot arra a régi sejtésre, hogy világegyetemünk gyorsulva tágul. Ehhez távoli, Ia (egy a) típusú szupernóvákat vizsgáltak az űr mélységes mélyén, melyek közös jellegzetessége, hogy azonos keletkezési metódusuk folytán nagyjából hasonló abszolút fényességgel (luminozitással) ragyognak fel a távolban. Ez lehetővé teszi, hogy afféle "standard gyertyaként" fungáljanak: látható fényességük és abszolút luminozitásuk ismeretében távolságuk egy képlet segítségével kiszámítható. Ez pedig kulcsfontosságú a csillagászatban, mivel a távoli objektumok pontos távolságát csak efféle kapaszkodókkal, lépcsőzetesen, egy sajátos létra grádicsain haladva lehet meghatározni.

Felszed pár kilót

Az Ia-típusú szupernóvák különlegessége sajátos élettörténetükből következik: ezek olyan, viszonylag kis tömegű csillagok, melyek egy valódi (fizikai) kettős tagjaként "párjuktól", általában egy vörös óriástól nyernek anyagot, miközben egy afféle anyagkorong (ún. akkréciós korong) alakul ki körülöttük. Amikor e mohó fehér törpék elég anyagot szívtak magukba, elérik az asztronómia egyik kitüntetett értékét, az úgynevezett Chandrasekhar-határt: az efféle csillagok maximális tömege, nagyjából (kémiai összetételtől is függően) 1,44 naptömeg. Ennek közelébe hízva a csillag életét már az elfajult állapotban lévő anyaga elektronjainak kvantumfizikai viselkedéséből (a Pauli-féle tilalmi elvből) eredő úgynevezett kvantumnyomás szabályozza. Ám ez elégtelen ahhoz, hogy ellensúlyozza nagy energiájú fúziós folyamatok, mint például a szénfúzió óriási energiatermelő hatását, s a fehér törpe egyszer csak óriási termonukleáris bombaként felrobban. Ezzel együtt fellángol az égen - és a csillagászok számára nincs más feladat, mint rögzíteni adatait, és meghatározni a távolságát. Talán meglepő, de a szupernóva felfénylése során nem az eredeti objektum robbanását látjuk - ez a kidobódott forró, ámde sötét anyag miatt számunkra láthatatlan. A szupernóva fényét a nagyobb rendszámú atomokban gazdag robbanási felhőben zajló radioaktív bomlás, illetve az annak nyomán felszabaduló gamma-sugárzás gerjeszti. Mivel az Ia típusú szupernóvává váló fehér törpék végső tömege nagyjából adott, ezáltal fényességük is könnyen számítható - ha pedig ennek nyomán meghatároztuk a távolságukat, azzal a lakhelyükként szolgáló galaxisok kozmikus koordinátáit is megkaptuk.

Ha ezt még a szupernóva fényének (egészen pontosan színképének) vöröseltolódásával is összevetik (távolodó objektumok fénye a kisebb energiájú, nagyobb hullámhosszú tartomány felé tolódik el - látható fénynél ez a spektrum vörös fele), megadható nem csupán a szupernóva távolsága, hanem a sebessége is. Mindez az úgynevezett Hubble-törvényen alapszik: a névadó amerikai csillagász meglátása szerint minél távolabb van tőlünk egy galaxis, annál nagyobb a vöröseltolódása - egy egyszerű összefüggés szerint a galaxisok távolodási sebessége egyenlő a távolságuk és a mérésekkel meghatározható Hubble-állandó szorzatával. Az már csak hab a tortán, hogy az állandó értékét 2001-ben éppen a Hubble-űrtávcső révén nyert adatok alapján sikerült nagy pontossággal meghatározni - egy másik standard gyertya, a cefeida típusú változócsillagok megfigyelése révén.

Mind messzebb

Igen ám, de a három kiváló kutató 1998-ban vizsgálatai nyomán arra a következtetésre jutott, hogy a szupernóvák tőlünk számított távolodása nem teljes mértékben a Hubble-féle tágulás szabályainak megfelelően zajlik. Ez pedig csak úgy lehetséges, hogy az univerzum (már a Hubble-törvény révén is akceptált) tágulását valamilyen ismeretlen erő meggyorsította. Ez volna ama bizonyos sötét energia, mely a most uralkodó standard kozmológiai modell szerint a világegyetem jó háromnegyedét alkotja, s amely negatív nyomást fejt ki, ami nagy távolságokon egyszerűen semlegesíti a gravitáció vonzerejét. A sötét energia pontos mibenlétéről persze nem sokat tudnánk mondani, ám létezését az általunk ismert tények és a világ leírására többé-kevésbé sikerrel alkalmazott asztrofizikai-kozmológiai modellek egyaránt megkívánják. Ebből a szempontból kulcsfontosságú a "hiányzó tömeg"-probléma: a kozmológia standard modellje szerint a világegyetem anyag/energia összetételének 70-74 százaléka ismeretlen. A többi 26-30 százalékot tenné ki az úgynevezett barionos anyag (benne a számunkra oly kedves proton-neutron alapú), meg a hideg, nem sugárzó, ismeretlen mibenlétű sötét anyag. Márpedig a majd háromnegyednyi maradéknak is valahol ott kell lennie, hogy meglegyen az univerzum kritikus sűrűsége, amelynél fogva görbülete nulla, alakja pedig sík, ám ez nem azonos a köznapi két dimenzióval. Pontosan úgy, ahogy azt az univerzum keletkezésekor (az ősrobbanás után olyan 380 ezer évvel) felszabadult, az egész világegyetemet kitöltő mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás (nem egyenletes, anizotróp) eloszlásának vizsgálata kimutatta (a NASA WMAP nevű műholdjának mérései alapján).

Mindebből persze következik az is, hogy valójában a Hubble-állandó érteke sem állandó, hanem időben változik - ettől függetlenül kozmológiai modellekben még jól használható. Éppen ezért volt fontos, hogy az egyik friss Nobel-díjas, Riess két évvel ezelőtt, immár a sötét anyag létét is feltételező saját felfedezésének ismeretében, s megint csak a Hubble-űrteleszkóp segítségével újra kiszámolta az állandó értékét. Így már annak tükrében is meghatározhatók egy távoli objektum koordinátái, paraméterei (mindenekelőtt helye és sebessége), hogy tudjuk: egyre gyorsulva távolodik tőlünk.

Figyelmébe ajánljuk

Gombaszezon

Michelle a magányos vidéki nénik eseménytelen, szomorú életét éli. Egyetlen barátnőjével jár gombászni, vagy viszi őt a börtönbe, meglátogatni annak fiát, Vincent-t.

Világító árnyak

A klasszikus balett alapdarabját annak leghíresebb koreográfiájában, az 1877-es Marius Petipa-féle változatában vitte színre Albert Mirzojan, Ludwig Minkus zenéjére.

Huszein imám mártíromsága

Az Izrael és Irán között lezajlott tizenkét napos háború újra rádöbbentette a régió népeit: új közel-keleti hatalmi rend van kialakulóban. Az egyre élesebben körvonalazódó kép azonban egyre többeket tölt el félelemmel.

„A lehetőségek léteznek”

Úgy tűnik, hogy az emberi történelem és politika soha nem fog megváltozni. Kőbalta, máglyán égő „eretnekek”, százéves háborúk, gulágok… Vagy­is mi sohasem fogunk megváltozni. Reménytelen.

Taxival Auschwitzba

Idén áprilistól a francia közszolgálati televízió közel kilenc­órányi dokumentumfilm-folyamban mutatta be azt a három történelmi pert, amelyek során 1987 és 1998 között a náci kollaboráns Vichy-rezsim egykori kiszolgálóinak kellett számot adniuk bűneikről. A három film mindegyike más-más oldalról mutatja be a megszállás időszakát. A YouTube-on is hozzáférhető harmadiknak van talán a leginkább megszívlelendő tanulsága.

Lábujjhegyen

A hízelgéseknek, a geopolitikai realitásoknak és a szerencsének köszönhetően jól zárult a hágai NATO-csúcs. Azonban az, hogy a tagállamok vezetői jól tudják kezelni az Egyesült Államok elnökének egóját, nem a transzatlanti kapcsolatok legszilárdabb alapja.

Milliókat érő repedések

Évekig kell még nézniük a tátongó repedéseket és leváló csempéket azoknak a lakóknak, akik 2016-ban költöztek egy budafoki új építésű társasházba. A problémák hamar felszínre kerültek, most pedig a tulaj­donosok perben állnak a beruházóval.

Egyenlőbbek

Nyilvánosan megrótta Szeged polgármestere azokat a képviselőket – köztük saját szövetségének tagjait –, akik nem szavazták meg, hogy a júliustól érvényes fizetésemelésük inkább a szociális alapba kerüljön. E képviselők viszont azt szerették volna, hogy a polgármester és az alpolgármesterek bérnövekménye is közcélra menjen.

Pillanatnyi nehézségek

Gyors viták, vetélkedő erős emberek, ügynöközés és fele-fele arányban megosztott tagság: megpróbáltuk összerakni a szép reményekkel indult, de a 2026-os választáson a távolmaradás mellett döntő liberális párt történetét.