Láthatóvá válhat, mi történt az ősrobbanás előtt

Elvileg az ősrobbanás minden nyomát eltörölte az előtte lezajlott eseményeknek. A Caltech asztrofizikusai azonban úgy vélik, az univerzum legkorábbi időszakáról rendelkezésre álló "lenyomat" új elméleti értelmezésével mégis fényt deríthetnek a világegyetem kezdete előtti állapotokra.

"Többé már nem teljes őrültség azt kérdezni, hogy mi történt az ősrobbanás előtt" - mondta Marc Kamionkowski, a Caltech elméleti fizika és asztrofizika professzora, aki végzős hallgatójával, Adrienne Erickcekkel és a fizika tanszék vezető kutatójával, Sean Caroll-lal közösen vázolt fel egy matematikai modellt annak az ellentmondásnak a magyarázatára, ami cáfolni látszik a felfúvódás elméletét és univerzumunk sugárzásának és anyagának egyenletes eloszlását. Vizsgálódásuk a felfúvódás jelenségét veszi alapul, amit először 1980-ban fogalmaztak meg. Lényege, hogy az űr exponenciálisan tágult az ősrobbanást követő pillanatokban. Az elmélet szépséghibája, hogy az univerzum koránt sem olyan egységes, mint amilyennek a teória legegyszerűbb formája szerint lennie kellene, egyes részei sokkal változatosabbak, mint mások.

Sokáig a kozmikus mikrohullámú háttér (KMH) sugárzás, az univerzumot az ősrobbanás után átjáró elektromágneses sugárzás mérései megegyeztek a felfúvódás elméletével, mindenhol egységesnek tűnnek a KMH parányi fluktuációi. Néhány évvel ezelőtt azonban több kutató, köztük a NASA Sugárhajtómű Laboratóriuma Krzysztof Gorski által vezetett csapata minden korábbinál alaposabban szemügyre vette a KMH-t mérő WMAP szonda adatait és felfedezték, hogy a háttérsugárzás fluktuációjának amplitúdója nem minden irányba egyezik meg.


"Ha a szemünk képes lenne észlelni a rádiófrekvenciát, az egész égboltot egy ragyogó egységként látnánk. Ezt látja a WMAP is" - magyarázta Kamionkowski. A WMAP az ősrobbanás fényének alkonypírjaként ábrázolja a KMH-t. A Nagy Bumm hatalmas fénye viszonylag gyorsan mikrohullámú sugárzássá bomlott az univerzum tágulásával. Az új elemzések szerint az égbolt két felén eltérések tapasztalhatók az átlagos értéktől a háttérsugárzásban.

"Ez egy igazolt anomália" - jegyezte meg Kamionkowski. "De mivel a felfúvódás mindennel remekül összeillik, ezért túl korai lenne az elmélet elvetése". Éppen ezért a Caltech kutatói belevették az elméletet matematikai modelljükbe, mint aszimmetriát. Ezután elkezdték vizsgálni, vajon egyetlen energiamező, ami az elmélet szerint a felfúvódást táplálta, különbözhetett-e az univerzum két oldalán. Ez nem működött, a kutatók kénytelenek voltak konstatálni, ha megváltoztatják a felfúvódás középértékét, akkor az űr energiaváltozásainak középhőmérséklete és amplitúdója szintén változik, ezért elkezdtek egy második energiamezőt kutatni.

Ez elméletileg egy skaláris mező, ami fluktuációkat kelt a felfúvódás során, önmagában azonban nem generál felfúvódást, viszont görbületi perturbációkat kelt miután a felfúvódási mező eloszlott. Ezt a görbületi mezőt már korábban is számításba vették, mint a KMH-ban megfigyelt fluktuációk kialakítóját. Egy perturbációt, egy zavaró hatást vezettek be a görbületi mezőbe, amiről kiderült, hogy csak a hőmérséklet változásait befolyásolja az űr különböző pontjain, miközben átlagos értékét megőrzi. Az új modell több hideg foltot jelez a KMH-ban mint meleget, tette hozzá Kamionkowski. Erickcek szerint ezt a feltevést hamarosan alátámaszthatja, vagy cáfolhatja az áprilisban induló Planck szonda, ami az ESA és a NASA közös projektje.

Erickcek számára felfedezésük a felfúvódás alaposabb megismerésének kulcsát jelenti. "A felfúvódás írja le a világegyetem tágulását" - tette hozzá. "Magát az elméletet igazolták, azt azonban hogy mi hajtotta és meddig tartott a folyamat, még nem. Ez egy módja annak, hogy lássuk mi zajlott a felfúvódás során, ezen a területen ugyanis rengeteg a hiányosság, ami az ismereteinket illeti." A kutatók által bevezetett perturbáció ezen felül elsőként nyújthat betekintést abba, ami az ősrobbanás előtt jelen volt, mivel magában hordozhatja a felfúvódás előtti idő lenyomatát. "Mindezt észlelésileg egy lepel borítja" - mondta Kamionkowski. "Amennyiben modellünk képes lesz tartani magát, esélyünk nyílik betekinteni a lepel mögé."