Mi volt az ősrobbanás előtt?

1. Az ősrobbanás előttről nem tudunk információt gyűjteni, mert minden amit ismerünk akkor, vagy az óta keletkezett.

2. Az időt viszonyítani kell valamihez, a viszonyítási alap pedig előtte nem létezett, tehát idő sem volt.

3. A fizikai törvényeink erre a világra érvényesek. Ami előtte "volt" arra nem.

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."

Új kérdések merültek fel az ősrobbanás elméletet alátámasztó mikrohullámú háttérsugárzással kapcsolatban.

Elképzelhető, hogy sikerül megdönteni az ősrobbanás elméletét az amerikai Alabama Egyetem tudósainak, akik egy új, rendkívül pontos méréssel vették szemügyre a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást a NASA Wilkinson Mikrohullámú Antiizotópos Szondájával (WMAP). Az 1965-ben felfedezett háttér egy gyenge sugárzás halvány izzása, melyről feltételezik, hogy átjárta az egész univerzumot. Mivel látszólag minden irányból közel azonos frekvencián és erővel érkezik, a kozmológusok azt a következtetést vonták le, hogy mindez az ősrobbanás maradványa.

1969-ben két orosz tudós, Rasid Szunyajev és Jakov Zeldovics kimondta, a galaxis klaszterek - a világegyetem legnagyobb rendszert alkotó szerkezetei - valójában árnyékot vetnek a mikrohullámú háttér sugárzásra. A klaszterek szabad elektron felhői elvileg beleütköznek és kölcsönhatásba lépnek a mikrohullámú háttérsugárzás fotonjaival, kitérítve eredeti útvonalaikról, melynek következtében egyfajta "árnyékhatást" hozva létre.

Az Alabama Egyetem kutatóinak azonban nem minden esetben sikerült megtalálniuk a Stunyajev-Zeldovics páros által leírt effektust ott, ahol annak az elméletek szerint lenniük kellene. Egyes klaszterek esetében jelen volt, másoknál viszont nem, és ez utóbbiak vannak túlsúlyban az eddig elvégzett vizsgálatok tanúsága szerint. A kutatók 31 klasztert tanulmányoztak, a hatás azonban csak egynegyedüknél volt észlelhető, ami nagyjából megfelel a mikrohullámú háttérnél korábban megfigyelt természetes eltéréseknek.

Ebből azt a következtetést vonták le, hogy a mikrohullámú sugárzás vagy nem a klaszterek mögül érkezik - ami annyit jelent hogy az ősrobbanást úgy ahogy van el lehet vetni - vagy valami más folyik a háttérben. Utóbbi esetben az egyik lehetőség, hogy a klaszterek maguk is mikrohullám kibocsátó források, amit eredményezhet egy-egy beágyazott pont, vagy egy, a klaszterek környezetének részét képző, mikrohullámokat kibocsátó anyaghalmaz.

A gond csak annyi, hogy a tudomány jelenlegi állása szerint a fent említett sugárzási források nem igazán képesek hasonló kibocsátás előidézésére, ahogy az is erősen vitathatónak tűnik, miszerint az egymástól eltérő klaszterek képesek lennének egységesen olyan frekvenciájú és erősségű mikrohullámok kibocsátására melyek megegyeznek a kozmikus háttér sugárzással.

A kutatás vezetője Dr. Richard Lieu, az egyetem fizikaprofesszora szerint amennyiben az általánosan elfogadott ősrobbanás elmélet pontos és a háttérsugárzás valóban az univerzum minden szegletében jelen van, akkor az összes megvizsgált galaxisnak árnyékot kellene vetnie e mikrohullámú háttérre.