Gigantikus galaxisgyűrű kérdőjelezi meg Einstein elméletét

Az NGC 5426 és az NGC 5427 spirálgalaxis

A csillagászok felfedezték, hogy egy 10 millió fényév széles, több galaxisból álló gigantikus galaxisgyűrű olyan gyorsan távolodik a mi galaxisunktól, hogy arra nem tudnak magyarázatot adni a jelenlegi fizikai modelljeink. 

Ez a kis galaxisokból álló hatalmas gyűrű olyan gyorsan tágul, mintha egy mini Big Bang játszódna le. A csoport úgy véli, hogy a miénkkel szomszédos galaxis, az Androméda valaha olyan közel repült el galaxisunk mellett, hogy majdnem összeütköztek, és ennek hatására több kis galaxis repült szanaszét, mintha parittyából lőtték volna ki őket.

Jelenleg egymás felé tart a két galaxis

Az egyetlen gond az, hogy az eredmények ellentmondásban állnak az Einstein-féle relativitáselmélet által megjósolt feltételekkel.

„Ha Einstein gravitációs elmélete helyes, akkor a galaxisunk soha nem kerülhetett olyan közel az Andromedához, hogy bármit szétszórjon ilyen sebességgel” – mondta Hongsheng Zhao, a csoport egyik tagja, a skóciai St. Andrews Egyetem munkatársa.

Tejútrendszer Forrás: Photo by Brett A. McGuire. Foreground: P. Brandon Carroll

Zhao és csoportja az univerzum

Lokális galaxiscsoport nevű részén lévő kis galaxisok alkotta gyűrű mozgásait vizsgálta.

A Lokális galaxiscsoport (LGCs) legalább 54 galaxis alkotta csoport, amelynek két legnagyobb galaxisa – a Tejútrendszer és az Androméda galaxis – nagyjából a középpontjában helyezkedik el.

A Tejútrendszer jelenleg nagyjából 2,5 millió fényévnyire van az Andromedától, de a szomszédos galaxis hozzávetőleg 402 336 km/óra sebességgel sodródik felénk. Einstein relativitáselméletére támaszkodva a csillagászok úgy becsülik, hogy mostantól számítva 3,75 milliárd év múlva a Tejútrendszer és az Androméda galaxis összeütközik, és az ezt követő évmilliárdokban a kettő szétszakad, és egy teljesen új galaxist alkot.

Korábban már majdnem összeütközött a két galaxis?

2013-ban Zhao és munkatársai felvetették, hogy 7–11 milliárd éve a Tejútrendszer és az Androméda galaxis már ijesztően közel került egymáshoz, ami

cunamiszerű hullámot generált az űrben,

és ez kirepítette a kisebb galaxisokat a jelenlegi helyzetükbe.

Az NGC 5426 és az NGC 5427 spirálgalaxis Forrás: Gemini Observatory

A képen egy ilyen esemény időben jóval közelebbi példáját láthatjuk, amikor majdnem összeütközött egymással az NGC 5426 és az NGC 5427 spirálgalaxis.

A jelenlegi modellek nem magyarázzák a nagy sebességet

A hipotézist tovább vizsgálva, a csoport most azt állítja, hogy ezeknek a galaxisoknak a jelenlegi sebessége megfelel a vázolt szcenáriónak, azaz úgy tűnik, hogy

olyan gyorsan távolodnak tőlünk, hogy arra a jelenlegi fizikai modelljeink nem tudnak magyarázatot adni.

„A Lokális galaxiscsoportba tartozó egyes galaxisok nagy galaktocentrikus radiális sebességét olyan rájuk ható erőknek kell okozniuk, amelyekkel a modellünk nem számol” – vonják le a következtetést a szerzők a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban megjelent cikkükben.

Gondot okoz a sötét anyag

„A galaxisok gyűrűszerű eloszlása nagyon különleges. E kis galaxisok [elhelyezkedése] olyan, mint amikor egy pörgő esernyőről leválik az esőcseppek sora” – mondta a kutatók egyike, Indranil Banik. „Azt találtam, hogy 1 a 640-hez az esélye annak, hogy a galaxisok a megfigyelt módon sorakozzanak fel.

Egy dinamikus eseményre vezettem vissza az eredetüket, ami az univerzum feleennyi idős korában játszódott le.”

Ezzel a forgatókönyvvel nemcsak az a baj, hogy Einstein relativitáselmélete nem tudja megmagyarázni e galaxisoknak a sebességét, hanem az is, hogy azt állítja, hogy ennek a majdnem ütközésnek a Tejútrendszer és az Androméda galaxis összeolvadását kellett volna eredményeznie több milliárd éve – ami nyilvánvalóan sosem történt meg.

Legközelebbi csillagváros szomszédunk, az Androméda-galaxis 2,5 millió fényévre fekszik a Naptól Forrás: Adam Evans/M 31

Felül kell vizsgálni a gravitációs elméletet?

A jelenlegi gravitációs modellünk Einstein teóriájának egyik legellentmondásosabb része – a sötét anyag feltételezése – miatt követeli meg a fentiek megtörténtét.

Einstein gravitációs paradigmájában mindig szerepelt a hipotetikus sötét anyag”

– mondta Banik. „Ilyen hatalmas sebesség 60-szor akkora tömeget követel meg, mint amennyi a Tejútrendszer és az Androméda összes csillagában fellelhető. A hozzájuk tartozó sötét anyag nagy halói közti súrlódás azonban inkább az összeolvadásukat okozná ahelyett, hogy 2,5 millió fényévnyire szétrepülnének, ahogy az megtörtént.”

Zhao és csoportja szerint két lehetőséget kell mérlegelni ebben az esetben. Az egyik, hogy nincs semmi gond Einstein relativitáselméletével, és valami más magyarázat létezik arra, miért száguld ez a galaxisgyűrű ilyen gyorsan (és miért nem tudjuk detektálni a sötét anyagot). A másik lehetőség viszont az, hogy a jelenlegi gravitációs modellünk hibás, és alapos felülvizsgálatnak kell alávetni.