Mennyivel tágul a világegyetem?
A világegyetem hatalmas, és folyamatosan tágul, de hogy pontosan milyen gyorsan, az már jóval vitatottabb kérdés. A jelenlegi mérések szerint minden 3,3 millió fényévnyi (egy megaparszeknyi) távolságra lévő objektum körülbelül 73 km/s sebességgel távolodik tőlünk. Ez a Hubble-állandó, amely a kozmikus tágulás ütemét írja le. Az érték azonban nem ennyire egyértelmű, hiszen különböző módszerekkel eltérő számok születnek.
Létra helyett időbeli késés: új mérési módszer
Hagyományosan a Hubble-állandót úgynevezett „távolságlétrákkal” határozták meg, amelyek szupernóvák vagy cefeida változócsillagok mérésén alapulnak. Ezek az objektumok segítenek a távolságok kimérésében, de mindig is volt némi bizonytalanság abban, hogy mennyire megbízható ez a módszer. Ezért a kozmológusok folyamatosan keresik az új módszereket. Az új, időbeli késéseken alapuló gravitációs lencsézési eljárás jelentősen csökkentheti a hagyományos létrákra való támaszkodást. Lényege, hogy a masszív galaxisok lencseként elhajlítják és többszörös képként mutatják a mögöttük lévő kvazárokat. Ezek egyedi fényváltozásai eltérő időben érkeznek be hozzánk, hiszen a fény több útvonalon, különböző távolságokon keresztül halad. Az eltérő érkezési idők pontos mérésével, a lencselő galaxis tömegének modellezésével és a kvazárok fényességének követésével megbízható képet kaphatunk a tágulás sebességéről.
Mi is az a Hubble-feszültség?
Joggal merül fel a kérdés, hogy miért fektetnek ekkora energiát egy olyan érték pontosításába, amelyet már többször meghatároztak. A válasz egyszerű: a világegyetem tágulásának sebessége alapvető szerepet játszik a kozmosz múltjának és jövőjének megértésében, azonban komoly ellentmondás van a különböző módszerek között. A kvazárokkal mért érték – 73 km/s/megaparszek – megegyezik a közeli objektumok megfigyelésein alapuló számításokkal. Ezzel szemben a világegyetem „ősi múltját” feltáró, a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzáson alapuló elemzések 67 km/s/megaparszek értéket adnak. Ez a több mint 8%-os különbség már jelentős, a feszültség nem csökken, sőt egyre mélyül, ahogy pontosabb mérések születnek.
Lehet, hogy új fizika húzódik a háttérben?
A legújabb, gravitációs lencsézéssel végzett mérések az „itt és most” mérésekkel egyeznek, de látványosan eltérnek a világegyetem őskorából származó becslésektől. Ez egyre meggyőzőbbé teszi azt az elképzelést, hogy a Hubble-feszültség nem egyszerű mérési hiba vagy módszertani eltérés, hanem mélyebb, eddig feltáratlan fizikai törvényszerűségekre utalhat. A módszer teljesen független a szupernóvás és cefeidás létráktól, így azokat érintő szisztematikus hibák sem befolyásolják az eredményeket.
Jelen és jövő: pontosítani kell a méréseket
A kutatócsoport mostanáig nyolc időkéséses lencserendszert elemzett, mindegyikben egy lencselő galaxis előterében rejtőző kvazár világít. A James Webb űrtávcső mellett számos földi távcső adatait is felhasználták. A cél a minta bővítése, további lencserendszerek keresése és a tömegeloszlási modellek pontosítása. Jelenleg a mérési bizonytalanság 4,5% körüli, azonban igazán meggyőző, 1–2%-os pontosság csak jóval nagyobb adathalmazzal érhető el.
A tömeg rejtélye és az összefogás jelentősége
A legnagyobb bizonytalanságot az okozza, hogy senki sem tudja teljes bizonyossággal, miként oszlik el az anyag a lencselő galaxisokban. Ez jelentősen befolyásolja a számításokat. A Hubble-feszültség megoldása egyben a kozmológia jövőjébe is bepillantást engedhet, hiszen új fizikai törvények felfedezéséhez vezethet. Ebből adódóan a téma nem csupán néhány lelkes kutató magánügye, hanem globális, nemzetközi csapatmunka eredménye, amelyben vezető obszervatóriumok és kutatóintézetek működnek együtt.
Az elkövetkező években minden bizonnyal tovább folytatódik az univerzum tágulásával és a Hubble-állandóval kapcsolatos vita, az újabb generációs mérések és fejlettebb műszerek pedig közelebb vihetnek a világegyetem egyik legmélyebb rejtélyének megoldásához.
