2013.03.22. - El­ké­szült az ősi Uni­ver­zum leg­jobb tér­ké­pe

A Planck űr­szon­da mé­ré­sei alap­ján el­ké­szült az ősi Uni­ver­zum ed­di­gi leg­pon­to­sabb és leg­rész­le­te­sebb tér­ké­pe, amely új in­for­má­ci­ók­kal szol­gál majd a Vi­lág­egye­tem ko­rá­ról, össze­té­te­lé­ről, vég­ső so­ron az ere­de­té­ről.

Az Eu­ró­pai Űr­ügy­nök­ség (ESA) Planck űr­szon­dá­ja az Ős­rob­ba­nás utá­ni Uni­ver­zum "ujj­le­nyo­ma­tá­nak", a koz­mi­kus mik­ro­hul­lá­mú hát­tér­su­gár­zás­nak a tu­laj­don­sá­ga­it ta­nul­má­nyoz­za. A kül­de­tés el­ső 15 és fél hó­nap­já­nak ada­tai alap­ján el­ké­szült és nyil­vá­nos­ság­ra hoz­ták az ősi Uni­ver­zum ed­di­gi leg­pon­to­sabb és leg­rész­le­te­sebb tér­ké­pét. A fel­mé­rés ki­csiny fluk­tu­á­ci­ó­kat mu­tat a hát­tér­su­gár­zás 2,7 K kö­rü­li hő­mér­sék­le­té­ben, a de­tek­tált min­ta pe­dig tu­laj­don­kép­pen a ma is lát­ha­tó ga­la­xi­sok és ga­la­xis­hal­ma­zok ki­ala­ku­lá­sá­nak kez­de­ti lé­pé­se­it tük­rö­zi.

A fel­mé­rés leg­fon­to­sabb ered­mé­nye, hogy a Vi­lág­egye­tem las­sab­ban tá­gul, mint aho­gyan a koz­mo­ló­gu­sok ed­dig gon­dol­ták, en­nek meg­fe­le­lő­en ko­ra 13,8 mil­li­árd év, mint­egy 100 mil­lió év­vel több a ko­ráb­ban be­csült­nél. Az ada­tok alap­ján az Uni­ver­zum­ban ke­ve­sebb a sö­tét ener­gia, ami­nek a gyor­su­ló tá­gu­lást tu­laj­do­nít­ják, en­nek meg­fe­le­lő­en pe­dig több a nor­mál és a sö­tét anyag is. Utób­bi szubsz­tan­cia csak a gra­vi­tá­ci­ós ha­tá­sá­val ad hírt ma­gá­ról, így egy­elő­re ugyan­olyan misz­ti­kus mint a sö­tét ener­gia. A Planck egyik ku­ta­tó­ja, Jo­an Cent­rel­la (NA­SA Head­qu­ar­ters, Wa­shing­ton) sze­rint a vi­lág min­den ré­szén szin­te tű­kön ül­ve vár­ták ezt a tér­ké­pet, hi­szen a mé­ré­sek szá­mos tu­do­mány­te­rü­let szem­pont­já­ból alap­ve­tő je­len­tő­sé­gű­ek, de az ered­mé­nyek be­fo­lyá­sol­ják a jö­vő űr­misszi­ó­it is.

A Vi­lág­egye­tem ko­rát, össze­té­te­lét és egyéb alap­ve­tő pa­ra­mé­te­re­it az ún. szten­derd mo­dell ír­ja le. Az új ada­tok le­he­tő­vé te­szik majd a ku­ta­tók szá­má­ra, hogy fi­no­mít­sák és pon­to­sít­sák ezt. Ugyan­ak­kor a mé­ré­si ered­mé­nyek nem tel­je­sen il­lesz­ked­nek a szten­derd mo­dell elő­re­jel­zé­se­i­hez. Az egyik fel­te­vés sze­rint az Uni­ver­zum izot­róp, az­az bár­mi­lyen irány­ba né­zünk is, a hát­tér­su­gár­zás­nak ugyan­olyan­nak kell len­nie. A va­ló­ság azon­ban az, hogy a hő­mér­sék­let-min­tá­zat aszim­met­ri­kus az ég­bolt két fe­lén, il­let­ve van egy nagy folt is, mely­nek mé­re­te na­gyobb a várt­nál. John Ta­u­ber (ESA Planck Pro­ject) sze­rint te­hát az egy­sze­rű mo­dell egy­részt na­gyon jól il­lesz­ke­dik a meg­fi­gye­lé­sek­hez, más­részt vi­szont van­nak olyan mé­ré­si ered­mé­nyek, me­lyek né­hány alap­fel­te­vés új­ra­gon­do­lá­sá­ra kész­tet­het­nek ben­nün­ket.

A tér­kép alap­ján tesz­tel­he­tők az Uni­ver­zum inf­lá­ci­ó­já­ra vo­nat­ko­zó ál­lí­tá­sok is. Az el­mé­let sze­rint az Ős­rob­ba­nás után köz­vet­le­nül az ép­pen meg­szü­le­tett Vi­lág­egye­tem mé­re­te el­kép­zel­he­tet­le­nül rö­vid idő alatt 10²⁶-szo­ro­sá­ra tá­gult. Az új tér­kép, amely sze­rint az anyag vé­let­len­sze­rű­en osz­lott el, azt su­gall­ja, hogy a na­gyon ko­rai Uni­ver­zum­ban kvan­tu­mos ská­lá­kon ran­dom fo­lya­ma­tok ját­szot­tak sze­re­pet az el­osz­lás ki­ala­kí­tá­sá­ban, ez pe­dig né­hány bo­nyo­lul­tabb inf­lá­ci­ós mo­dellt ki­zár­hat.

A mik­ro­hul­lá­mú hát­tér­su­gár­zás hő­mér­sék­le­té­nek el­osz­lá­sa az ég­bol­ton a Planck mé­ré­sei alap­ján. A hát­tér­su­gár­zás a fi­a­tal, 370 ezer éves Uni­ver­zum ál­la­po­tá­ról nyújt in­for­má­ci­ót. 2,7 K-es át­lag­hő­mér­sék­le­té­ben a mé­ré­sek sze­rint ki­csiny fluk­tu­á­ci­ók fi­gyel­he­tők meg, me­lyek az anyag ko­rai szer­ve­ző­dé­sé­nek nyo­mai.
[ESA and the Planck Col­la­bo­ra­ti­on]

A Planck űr­szon­dát 2009-ben bo­csá­tot­ták fel, hogy a mik­ro­hul­lá­mú hát­tér­su­gár­zás alap­ján az ad­di­gi­nál sok­kal pon­to­sabb tér­ké­pét raj­zol­ja fel az Ős­rob­ba­nás utá­ni Uni­ver­zum­nak. A 2,7 K hő­mér­sék­le­tű ősi su­gár­zás a Vi­lág­egye­tem Big Bang után 370 ezer év­vel fenn­ál­ló ál­la­po­tá­nak le­nyo­ma­ta, ami­kor a su­gár­zás le­vált a bar­io­nos anyag­ról. A ko­ráb­ban a Planck-nál ke­vés­bé ér­zé­keny és rosszabb tér­be­li fel­bon­tá­sú COBE (Cos­mic Backg­round Exp­lo­rer) és WMAP (Wil­kin­son Mic­ro­wa­ve Ani­sot­ropy Pro­be) űr­szon­dák ál­tal is ta­nul­má­nyo­zott hát­tér­su­gár­zás fi­gye­lem­re mél­tó­an egyen­le­tes az egész ég­bol­ton, na­gyon pi­ci vál­to­zá­sok azon­ban fel­lép­nek ben­ne, me­lyek a szü­le­tés utá­ni kvan­tum­fluk­tu­á­ci­ók okoz­ta hang­hul­lá­mok le­nyo­ma­tai. A tér­ké­pen pa­ca­ként fel­tű­nő sű­rű­sö­dé­sek­ből ala­kul­tak ki az­tán a ga­la­xi­sok és ga­la­xis­hal­ma­zok.

Az új mé­ré­si ada­tok alap­ján új becs­lés szü­le­tett az Uni­ver­zum tá­gu­lá­si üte­mét le­író Hubb­le-kons­tans­ra is, en­nek ér­té­ke 67,15±1,2 km/s/Mpc. Ez ki­sebb, mint a ko­ráb­bi, a NA­SA Spi­tzer és Hubb­le űr­te­lesz­kóp­ja­i­nak más mód­sze­rek­kel vég­zett vizs­gá­la­ta­i­ból szár­maz­ta­tott ér­ték. Az új becs­lés sze­rint a Vi­lág­egye­tem sö­tét anyag-tar­tal­ma 26,8% az ed­di­gi 24% he­lyett, míg a sö­tét ener­gia ará­nya 71,4%-ról 68,3%-ra csök­kent, en­nek meg­fe­le­lő­en pe­dig a nor­mál anyag ará­nya 4,9% a 4,6% he­lyett.

Az ég­bolt fel­mé­ré­sét még je­len­leg is vég­ző Planck szon­da mun­ká­já­nak vég­le­ges ered­mé­nye 2014-ben fog meg­je­len­ni.

For­rás:

• Sci­en­ce­Da­ily 2013.03.21.