Ősrobbanás: volt egy titkos élete is az univerzumnak még a „nagy bumm” előtt

Egy új kutatás szerint az ősrobbanás előtt is létezhetett az univerzum egy másik állapotban ( a kép illusztráció)

Fotó: ESA

Egy új kozmológiai elmélet szerint nem az ősrobbanás lehetett az univerzum kezdete. Ha ez az elmélet igaz, akkor annak mélyreható következményei lehetnek a világegyetem természetére vonatkozóan; beleértve az ősrobbanás eredetére, valamint az univerzum két legtitokzatosabb összetevője, a fekete lyukak és a sötét anyag természetére vonatkozó jelenlegi elképzeléseket.

Egy közelmúltbeli tanulmány azt sugallja, hogy a rejtélyes sötét anyag olyan fekete lyukakból állhat, amelyek az univerzum utolsó összehúzódásából a jelenlegi tágulási fázisba való átmenet idején keletkeztek, ez pedig még az ősrobbanás előtt történt.

A korai univerzum különböző aspektusait bemutató illusztráció, beleértve az ősrobbanás és az ősi fekete lyukak által keltett sugárzást
Fotó: ESA/Lives Science

 

Sötét anyag: az univerzum egyik legnagyobb rejtélye

Ha ez a hipotézis beigazolódik, a fekete lyukak keletkezési folyamata során keletkező gravitációs hullámok a jövőbeni gravitációs hullám-megfigyelőközpontok által kimutathatóvá válnak, ami módot ad a sötét anyag keletkezésére vonatkozó új hipotézis megerősítésére. 

Az ősrobbanás művészi ábrája. Az ősrobbanás jelenlegi modellje szerint az univerzum 13,8 milliárd éve egyetlen szingularitásból keletkezett
Fotó: Solar Strory

A galaxisokban végbemenő csillagmozgások és a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás vizsgálata – utóbbi az Ősrobbanás „utófénye” – , azt mutatják, hogy az univerzumban az összes anyag mintegy 80%-át teszi ki a sötét anyag, vagyis az az egyelőre még hipotetikus anyag, amely nem ver vissza, nem nyel el és nem bocsát ki elektromágneses sugárzást. Feltételezett bősége ellenére azonban az asztrofizikusoknak eddig még nem sikerült azonosítani, hogy miből állhat a sötét anyag.

Hogyan történhetett az ősrobbanás?

A tanulmányban a kutatók egy új modellt állítottak fel, amelyben a sötét anyag olyan ősi fekete lyukakból áll, amelyek még az univerzum utolsó összehúzódási fázisában, nem sokkal a most megfigyelt tágulási időszak előtt keletkezett sűrűségingadozásokból származnak. Eredményeiket júniusban tették közzé a Journal of Cosmology and Astroparticle Physics című szakfolyóiratban. 

A sötét anyag és a sötét energia az univerzum két legtitokzatosabb jelensége
Fotó: TrendinTech

Az univerzum hagyományos kozmológiai elmélete, az ősrobbanás teóriája szerint a jelenleg ismert világegyetem mintegy 13,8 milliárd éve egyetlen szingularitásból keletkezett, 

amit egy rövid, rendkívül gyors tágulási időszak, az úgynevezett infláció követett. 

Az új tanulmány szerzői azonban egy ennél egzotikusabb elméletet állítottak fel, amely azt feltételezi, hogy a szingularitás állapota előtt az univerzum először egy összehúzódási fázison ment keresztül. Ez a fázis az anyag sűrűségének növekedése miatt vezetett az ősrobbanáshoz és az univerzum manapság is megfigyelhető gyorsuló táguláshoz.

Az ősrobbanás előtt is létezhetett az univerzum más állapotban

Ebben az új „visszaugró” kozmológiai modellben az univerzum körülbelül 50 nagyságrenddel kisebbre zsugorodott, mint a ma ismert állapota. Az ennek következtében létrejött szingularitásból fotonok és más részecskék születtek, jelezve az ősrobbanást. A visszaugrási fázisban az anyagsűrűség olyan magas volt, hogy ennek kvantumingadozásaiból kis fekete lyukak keletkeztek, amelyek így életképes jelöltté váltak a sötét anyag eredetére is.

Egy fekete lyuk művészi ábrája
Fotó: Science Photo Library/MARK GARLICK

"Olyan kis ős-fekete lyukak keletkezhettek az univerzum nagyon korai szakaszában, amelyeknek - ha nem túl kicsik-, akkor a Hawking-sugárzás (a fekete lyukaknak a kvantumhatások miatt részecskéket kibocsátó hipotetikus sugárzása) miatti bomlásuk sem lesz elég hatékony ahhoz hogy teljesen megsemmisüljenek, így most is létezhetnek” – nyilatkozta a Live Science tudományos hírportálnak Patrick Peter, a Francia Nemzeti Tudományos Kutatási Központ (CNRS) kutatási igazgatója, aki egyébként nem vett részt az alapul szolgáló tanulmányban.

Az univerzum története az ősrobbanástól
Fotó: ELTE

"Ha többé-kevésbé csak egy aszteroida méretével azonosak, hozzájárulhatnak a sötét anyag keletkezéséhez, vagy akár teljesen meg is oldhatják ezt a problémát" – nyilatkozta Patrick Peter. A tudósok számításai azt mutatják, hogy ennek az univerzum-modellnek a tulajdonságai, mint például a tér görbülete és a mikrohullámú háttérsugárzás, megfelelnek a jelenlegi megfigyeléseknek, alátámasztva a hipotézisük megalapozottságát.

Megoldódhat a sötét anyag eredetére vonatkozó rejtély

Az előrejelzéseik további teszteléséhez, illetve a modelljük empirikus megfigyelési eredményekkel való alátámasztásához a kutatók az új generációs gravitációs hullám-megfigyelőközpontokat szeretnék felhasználni. A tudósok a modelljükben kiszámították a fekete lyukak kialakulása során keletkező gravitációs hullámok jellemzőit, és azt találták, hogy azokat az új generációs gravitációs obszervatóriumok, mint például a Lézerinterferométer Űrantenna (LISA) és az Einstein-teleszkóp segítségével képesek lennének detektálni. 

Az új elmélet átírhatja a jelenlegi kozmológiai modellt
Fotó: NASA

Ezek az észlelések megerősíthetik, hogy az ős-fekete lyukak valóban azonosak-e a sötét anyaggal; de több mint egy évtizedbe is telhet, mire bármelyik obszervatórium azonosítani tudja az ezt alátámasztó jeleket. Amennyiben bebizonyosodik a kutatók modellszámításainak helyessége, ez alapvetően megváltoztathatja az univerzum keletkezésével és a sötét anyaggal kapcsolatos jelenlegi elképzeléseket, és új megvilágításba helyezi a pulzáló univerzummal kapcsolatos elméleteket is.