A kozmológia alappillére kérdőjeleződik meg
A tudósok egy új módszert dolgoztak ki annak tesztelésére, hogy vajon az univerzum tényleg homogén és izotróp a legnagyobb méretekben. Megfigyelésekkel, szupernóva-adatokkal és galaxistérképekkel vetették össze a Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker (FLRW) modellt, amely a napjainkban használt, úgynevezett sötétanyagon és sötét energián alapuló kozmológia sarokköve. Az eredmény: meglepő, de izgalmas eltérések mutatkoznak a standard modell jóslataitól.
A vizsgálatok egyik társszerzője szerint kisebb-nagyobb eltéréseket tapasztaltak az univerzum térgörbületében. Ez akár azt is jelezheti, hogy új fizikai jelenségek rejtőznek a háttérben, amelyek túlmutatnak a jelenlegi kozmológiai modellünkön. Egyelőre további kutatás szükséges, hogy kiderüljön, valóban új fizikát látunk-e kibontakozni, vagy más tényezők állnak az anomáliák mögött.
Miért tűnik máshogy a világegyetem?
A kozmológusok két fő hatást vizsgáltak, amelyek torzíthatják az univerzum szerkezetéről alkotott képünket. Az egyik a Dyer–Roeder-hatás, amelyet az okoz, hogy a távoli csillagok fénye többnyire az üres térségeken halad keresztül, nem pedig anyagban gazdag régiókon. Emiatt kevesebb anyagot érzékelhetünk, mint amennyi ténylegesen létezik, így az univerzum üresebbnek tűnhet. A másik tényező a kozmológiai visszahatás (backreaction), amikor a gigászi kozmikus szerkezetek növekedése megváltoztatja a tágulás átlagolt ütemét.
A kutatók egy új matematikai keretrendszert fejlesztettek: ez még akkor is működik, ha a Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker-modell feltételezései csak részben teljesülnek. Emellett gépi tanuláson alapuló szimbolikus regressziót vetettek be, amely lehetővé teszi, hogy közvetlenül a megfigyelési adatokból, előzetes feltételezések nélkül rekonstruálják a világegyetem tágulásának történetét.
Új módszerek, megingó standard modell
A kutatások során a Pantheon+ szupernóva-adatbázis és a Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) méréseit használták fel, valamint galaxisok eloszlását vizsgálták a barionakusztikus oszcillációk révén. Ezek az adatok apró, de jelentős eltéréseket mutattak a Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker-modell előrejelzéseihez képest. Az eltérés statisztikai jelentősége adatszettől és módszertől függően 2–4 szigma volt. Egy ilyen eredmény még nem meghökkentő, de felveti, hogy a világegyetemet valószínűleg sokkal több tényező formálja, mint amennyit a standard kozmológiai modell figyelembe vesz.
Heinesen, a kutatócsoport tagja szerint most először lehet közvetlenül mérni mind a Dyer–Roeder-, mind a kozmológiai visszahatás (backreaction) hatást, ráadásul úgy, hogy jól elkülöníthetők az egyéb kozmológiai magyarázatoktól, mint az időben változó sötét energia vagy a módosított gravitációs elméletek.
Óvatos optimizmus és a jövő
Ugyanakkor a tudósok hangsúlyozzák, hogy a bizonyíték egyelőre nem végleges. Ma még viszonylag kevés megbízható mérés áll rendelkezésre a világegyetem különböző korszakaiból, ráadásul az új, gépi tanuláson alapuló módszerek is további ellenőrzést igényelnek. Mindezért csak a jövő kozmológiai felmérései dönthetik el, hogy a Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker-séma valóban megbukott-e.
Ha viszont ezek a mostani eltérések igaznak bizonyulnak, akkor a jelenleg alkalmazott kozmológiai magyarázatok, például az újfajta anyag vagy energia, illetve a módosított gravitáció, nem magyarázhatják meg az univerzum legnagyobb kérdéseit. A következőkben a friss modellt nagyobb és pontosabb adathalmazokra fogják alkalmazni, így talán hamarosan tisztább képet kaphatunk arról, vajon tényleg ilyen egyszerűen írható le az univerzum – vagy éppen az ismeretlenség mélyére vezet minket a kozmológia új korszaka.
