Magyar Narancs: Mindig meglepi a laikusokat, hogy a világegyetem nem csupán tágul, hanem forog is. Hogyan értelmezzük ezt? Miért fontos ez?
Barna Imre Ferenc: Kezdjük egy kis tudománytörténettel. Einstein először azt mondta, hogy statikus a világegyetem, majd jött Erwin Powell Hubble, aki 1929-ben felfedezte a vöröseltolódást, és először fogalmazta meg, hogy tágul az univerzum. A kilencvenes évek végén Samuel Perlmutter, Brian P. Schmidt és Adam Riess észrevették, hogy a világegyetem gyorsulva tágul – 2011-ben meg is kapták érte a fizikai Nobel-díjat. E tágulás szemléltetésére szokták mondani, hogy vegyünk egy léggömböt, amely egyre gyorsabban fújódik fel minden irányba: a felszínén minden felrajzolt pont egyre távolabb kerül egymástól. Ezek a változások a métereket, órákat számláló skálán nem érthetők meg, mégis azt jelentik, hogy valamilyen erő egyre gyorsabban húzza szét a rétestésztát – csillagászati skálákon mérve. Erre nekünk is csupán matematikai formuláink vannak – mi sem tudjuk ezt másképp elképzelni.
MN: Mi az a nevezetes Hubble-állandó?
Barnaföldi Gergely Gábor: A Hubble-paraméter azt méri, hogyan növekszik a tágulás sebessége a távolság függvényében. Különböző kozmológiai modellek vannak ennek értelmezésére. Az egyikben a táguló univerzum idővel össze fog esni, létezik olyan, ahol a tágulás örökké lassul és szépen beáll, s van, amely szerint teljesen konstans. Ez utóbbi az, ami kompatibilis a mérési eredményekkel, és amiről úgy gondoljuk most, az a kozmológiai standard modell, vagy a Lambda-CDM modell. A lambda azt jelzi, hogy benne van ez a sötét anyagos lambda-konstans, az Einstein-egyenlet extra tagja. Ez a modell egészen jól működik, és többféle megfigyeléssel alátámasztható.
MN: Hányféle módon lehet meghatározni a Hubble-állandó értékét? Két alapesetről hallani: amikor a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás, vagy valamilyen csillagászati referenciapont (ún. sztenderd gyertyák) szerint próbáljuk meghatározni.
Barnaföldi Gergely Gábor: Visszatérnék az Imre által említett modellre: fújjuk a lufit, két tetszőleges helyre felrajzolt pont távolodik egymástól. Meg akarjuk mérni, hogy milyen sebességgel távolodik minden mindentől – de ezt hogyan tehetjük meg? Az a kérdés, hogyan tudunk olyan kis pontocskákat definiálni, amelyek valamilyen módon valamilyen referenciakerethez rögzítettek. Ám globális referencia nincs az általános relativitáselméletben, minden egyenlet csak lokálisan érvényes. Nos, akkor keresünk olyan fizikai jelenségeket, amelyeknek minden fizikai rendszerben ugyanolyannak kell lenniük. Az egyik ilyen, ugye, a kozmikus háttérsugárzás. Ez nem sokkal, néhány százezer évvel az ősrobbanás után keletkezett: a később bekövetkezett gyors felfúvódás (avagy infláció) után kifejlődtek az első atomok, majd a különböző kozmikus objektumok, és mintegy 370 ezer évvel az ősrobbanás után a sugárzás elvált („lecsatolódott”) az anyagról. Amikor lecsatolódik a sugárzás az addig vele együtt fluktuáló anyagról, megmarad ennek a fluktuációnak a hatása, és ez az utolsó érték öröklődik a kozmikus háttérsugárzásban. Amikor ma, 13,77 milliárd évvel az ősrobbanás után, megmérem a kozmikus háttérsugárzást, akkor a fluktuációk/darabkák közötti távolságot fogom tudni használni arra, hogy megnézzem, hogyan változott a tágulás mértéke. Igen ám, de ez nekem arról ad képet, hogy akkor ott régen hogyan tágult és hogyan fejlődött az univerzum. Ha ma körbe akarok nézni, akkor figyelembe kell vennem, hogy a fény véges sebességgel terjed.
A cikk további része csak előfizetőink számára elérhető.
Soha nem volt nagyobb szükség önre! A sajtó az olvasókért szabad, és fennmaradásunk előfizetőink nélkül nem lehetséges. Legyen előfizetőnk, tegyen egy próbát velünk és támogassa a demokratikus és liberális Magyarország ügyét!
