A kozmikus szerkezet fejlődésének magyarázata

Egy fiatal vietnami tudós által vezetett kutatás a Michigani Egyetemen (USA) bizonyítékokat fedezett fel arra, hogy az univerzumban a galaxisok közötti nagy struktúrák és kapcsolatok lassabban fejlődnek, mint ahogy azt Einstein általános relativitáselmélete jósolta.

Dr. Nguyen Nhat Minh - Fotó: NVCC

Az idő múlásával és az univerzum fejlődésével a tudósok arra számítanak, hogy az univerzumban található nagy struktúrák – a galaxisokat összekötő anyagháló – az Albert Einstein Általános Relativitáselmélete által megjósolt ütemben fognak növekedni. Az anyag koncentrált területei, mint például a galaxishalmazok, egyre sűrűbbé válnak, míg az üres terek egyre üresebbek lesznek.

Tudj meg többet a gravitációról és a sötét energiáról

A Michigani Egyetem kutatói azt is kimutatták, hogy ahogy a sötét energia (egy ismeretlen természetű, de a világegyetemben elterjedt energiatípus) felgyorsítja a világegyetem tágulását, az elmélet és az adatok közötti ellentmondás egyre nyilvánvalóbbá válik. A munka fő szerzője Nguyen Nhat Minh - egy fiatal vietnami kozmológus, a Ho Si Minh-városi Természettudományi Egyetem elméleti fizikai tanszékének egykori hallgatója. A felfedezést a Physical Review Letters című folyóiratban tették közzé, amelyet a Google Scholar a matematika és a fizika területén első helyre rangsorolt. A felfedezés fontossága miatt a kutatást az Amerikai Fizikai Társaság szerkesztősége kiemelkedő munkának értékelte, és számos nemzetközi fizikai folyóirat is beszámolt róla. A galaxisok az univerzum minden részén úgy kapcsolódnak egymáshoz, mint egy óriási pókháló. Térbeli eloszlásuk nem véletlenszerű, hanem hajlamosak összetömörülni. Valójában az univerzumban található teljes anyagháló apró anyagcsomókból indult ki a korai univerzumban, fokozatosan egyes galaxisokká nőtte ki magát, és végül galaxishalmazokat és filamentumokat alkotott. Az univerzum nemcsak anyagból áll. Valószínűleg tartalmaz egy titokzatos összetevőt is, amelyet sötét energiának neveznek. A sötét energia felgyorsítja az egész univerzum tágulását. Amikor a sötét energia felgyorsítja az univerzum tágulását, ellentétes hatással van a nagy struktúrákra. Dr. Nhat Minh elemzése szerint: „Ha a gravitáció erősítőként működik, amely fokozza az anyagi zavarokat, amelyek elősegítik ezek nagy struktúrákká való növekedését, akkor a sötét energia csillapítóként működik, amely gyengíti a zavarokat és akadályozza ezen struktúrák növekedését.” Ezért, szerinte, „ha megértjük, hogyan álltak össze és fejlődtek az univerzum struktúrái, többet megtudhatunk a gravitáció és a sötét energia természetéről.”

A korai univerzumban az anyag fokozatosan nagy kozmikus struktúrákká egyesült a késői időszakban - Illusztráció: NHAT MINH - MAI THANH

Meglepett minket az anomális növekedésgátlás bizonyítékainak magas statisztikai ereje. Őszintén szólva, olyan érzés, mintha az univerzum próbálna nekünk valamit mondani. Most rajtunk, kozmológusokon a sor, hogy megmagyarázzuk ezeket a megállapításokat.

Dragan Huterer professzor

Folytasd a galaxisok mozgásának tanulmányozását

Dr. Nhat Minh és kollégái, Dragan Huterer professzor és Dr. Yuewei Wen (mindketten a Michigani Egyetemről) a nagy struktúrák időalapú evolúcióját vizsgálták az univerzum fejlődése során, több űrkutatási adatforrás felhasználásával. A Michigan News szerint először a kozmikus mikrohullámú hátteret (vagy CMB-t) használták, amely az univerzumot létrehozó ősrobbanás után röviddel kibocsátott fotonokból áll. Ezek a fotonok pillanatképet adnak a korai univerzumról. Amikor a fotonok elérik a távcsöveinket, pályájukat a pályájuk mentén lévő nagy struktúrák gravitációs vonzása meghajlíthatja. E jelenség tanulmányozásával a kutatók következtetni tudnak az univerzum szerkezetére és anyageloszlására. A kozmológusok kihasználták azt a jelenséget, hogy "a távoli háttérgalaxisokból érkező fényt torzítja a köztük és a távcsövek között lévő anyaggal való gravitációs kölcsönhatás", és dekódolták a torzulásokat, hogy meghatározzák, hogyan oszlik el az anyag köztünk és a távoli háttérgalaxisok között. „A lényeg az, hogy a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás és a háttérgalaxisok eltérő távolságra helyezkednek el a távcsöveinktől, így a galaxisok gyenge gravitációs lencsehatása információt nyújt az univerzumban lévő anyag eloszlásáról egy hozzánk közelebbi időpontban, mint a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás gyenge gravitációs lencsehatásából következtetett anyageloszlási információ” – magyarázta Nhat Minh a Michigan Newsnak. Annak érdekében, hogy a szerkezet fejlődését még későbbi időpontokban is nyomon kövessék, a kozmológusok továbbra is tanulmányozzák a galaxisok mozgását a közeli univerzumban. Amikor a galaxisok kozmikus struktúrák gravitációs befolyása alá kerülnek, mozgásuk olyan információkat szolgáltat, amelyek közvetlenül kapcsolódnak az adott szerkezet fejlődéséhez.

Új kutatási eredmények magyarázzák az „S8 ellentmondást”?

A kutatók új felfedezése megoldhatja az úgynevezett „S8-vitát” a kozmológiában. Az S8 egy paraméter, amely a szerkezet növekedését írja le az univerzumban. A nézeteltérés akkor keletkezett, amikor a tudósok két különböző módszert alkalmaztak az S8 értékének meghatározására, és a két módszerrel kapott értékek nem egyeztek meg. Az első módszer, amely a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás fotonjait használta, magasabb S8-értéket mutatott, mint a gyenge gravitációs lencsehatás (amely megnyújtja és eltorzítja a galaxisok megfigyelt alakját) és a galaktikus halmazosodás méréseiből következtetett érték. Egyik módszer sem méri a szerkezet növekedését a jelenben. Ehelyett korábbi időpontokban vizsgálják a szerkezetet, majd extrapolálják a jelenre, feltételezve, hogy a standard modell a világegyetem helyes modellje. A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásból kapott szerkezet közel áll a korai univerzumhoz, míg a gravitációs lencsehatásból és a galaxishalmazosodásból kapott szerkezet a későbbi univerzumban található, közelebb a jelenhez. Dr. Nhat Minh szerint a kutatók eredményei az univerzum késői szakaszában az anyag és a szerkezet növekedésének elnyomásával kapcsolatban teljesen összhangban fogják tartani egymással a két mérésből származó S8-értékeket.

Tuoitre.vn