CsillagászatÉrtjük-e a táguló Univerzumot? – Még látom, de már el nem érhetem

A Világegyetem fejlődését leíró ősrobbanás-elmélet legtöbb eleme a megfigyelések által ma már kellően megalapozottnak tekinthető. Vannak persze olyan alapvető következtetései, amelyek mindmáig folyamatos ellenőrzés és vizsgálat tárgyát képezik. Az Univerzum gyorsuló tágulására utaló bizonyítékok immár csaknem két évtizedesek, a folyamatért felelős sötét energia természete azonban ma is ismeretlen. A kozmológusok várakozása szerint a modern, precíziós megfigyelési eszközök megjelenésével számos eddig eldönthetetlen kérdés válik majd megválaszolhatóvá a közeljövőben.

A kutatók számára kihívást jelentő részletkérdések helyett azonban fordítsuk most figyelmünket az Univerzum egységes tágulását leíró alapvető dinamikai jellemzők felé. Ezeket illetően számos téves elképzelés vagy pontatlanul használt fogalom használatos az ismeretterjesztő, de néha még a tudományos írásokban is. Ezek a tévhitekként rögzülni képes elképzelések legtöbbször természetesen a hiányos ismeretekből eredeztethetőek, de a kozmológiai témájú ismeretterjesztésben rendszerint alkalmazott leegyszerűsítő, a matematikai leírás helyett a fizikai lényeget megragadó hasonlatok óvatlan túlgondolása is könnyen vezetheti a laikus gondolkodót ellentmondásos zsákutcába. Ebben az írásban a standard kozmológiai modell keretein belül hozunk néhány példát az írott és az online felületeken olykor megjelenő, az Univerzum tágulásával összefüggő jelenségeket érintő gyakori félreértésekre. Fejtegetésünkben az elméleti utat választjuk, vagyis az elmúlt évtizedek kozmológiai megfigyeléseit legpontosabban leíró elméleti keretrendszert használjuk, amelynek fizikai és matematikai eszköztárát az általános relativitáselmélet szolgáltatja.

Alapelvek

Jelenlegi tudásunk szerint az Univerzum kellően nagy léptéken vizsgálva homogén és izotróp, vagyis helytől és iránytól függetlenül azonos tulajdonságú. Természetesen kisebb skálákon vizsgálva nem ilyen, hiszen lokálisan nyilvánvaló az anyag csomósodása (csillagok, galaxisok, stb.), a XX. század megfigyelési eredményei (galaxis-térképezések, a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás vizsgálata) azonban mind megerősítik ezt a felismerést, amelyre kozmológiai elv néven hivatkozunk (1. ábra). (A kozmológiai elv szigorúan csak a homogenitás fennállását jelenti, földi megfigyelésekkel azonban csupán az izotrópia igazolható, ami nem kitüntetett helyünk feltételezésével együtt már implikálja a homogenitás teljesülését). Ez a feltételezés rendkívül hasznos, hiszen az Univerzum fejlődését leíró modellekben kihasználhatjuk ezt a fontos szimmetriatulajdonságot. Egyrészt ez az erős szimmetria, a Világegyetem térbeli egyenletessége teszi lehetővé az Univerzum egészére alkalmazható időfogalom, vagyis az „adott pillanat” definiálását. Másfelől már viszonylag egyszerű dinamikai megfontolásokkal is belátható, hogy a kozmológiai elvnek megfelelő Univerzum egy adott pillanatban vagy egységesen összehúzódik vagy statikus, esetleg tágul, más, bonyolultabb megoldások teljességgel kizárhatóak.

1. ábra. A 2MASS Redshift Survey program 10 évig tartó galaxis felmérésének eredményeként kapott térkép 380 millió fényéven belül több mint 43 000 galaxist tartalmaz. A galaxisok eloszlása szálas szerkezetű struktúrákat tár fel, de eloszlásuk a Tejútrendszer fősíkjában található kitakarástól eltekintve nagy léptéken izotróp.

Edwin Hubble 1920-as években, a korszak legnagyobb távcsövein tett megfigyelései megmutatták, hogy a távoli galaxisok a távolságukkal arányos sebességgel távolodnak tőlünk, pontosan olyan módon, ahogyan az a kozmológiai elvből a tágulás folyamatára elméletileg is adódik. Vagyis:

v = Hor

ahol v a galaxis távolodási sebessége, r a távolsága, Ho pedig a Hubble-konstans (ma ismert értéke kb. 70 km/s/Mpc, ahol 1 Mpc nagyjából 3,3 millió fényév).

Az Univerzum tehát tágul, a galaxisok távolodnak tőlünk, de pontosan fogalmazunk-e, ha azt állítjuk, hogy a galaxisok mozognak? Meglepő módon nem egészen! Itt érdemes is mindjárt az Univerzum topológiai szerkezetének és a tágulás néhány figyelemreméltó vonására rámutatni, melynek megértése kulcsfontosságú. Először is, noha minden távoli galaxis egyre távolabb kerül tőlünk, sem a Föld, sem pedig a világűr egyetlen más pontja sincs az Univerzum középpontjában. A kozmológiai elv kizárja a kitüntetett középpont létezését, mint ahogy egy felfújódó lufi kétdimenziós felszínének sincsen középpontja (ebben az analógiában is fontos, hogy csak a számunkra lényeges részletre koncentráljunk, vagyis csak a lufi felülete analóg a mi világunkkal, a lufi belseje – és ezzel középpontja – nem tartozik a modellhez). Zavarba ejtő, de mindenképpen demokratikus gesztus a Világegyetem részéről, hogy ennek látszólag ellentmondva minden megfigyelő kitüntetettnek érezheti magát (2. ábra). Másodszor nem helyes, ha azt gondoljuk, hogy a galaxisok távolodnak egymástól a ”világűrön át”, vagy másként kifejezve a galaxisok mozgásukkal ”beletágulnak” a már eleve meglévő üres térbe. Sokkal pontosabb az a kép, hogy a tér önmaga tágul és növekedése közben magával ragadja a benne lévő galaxisokat. A Földről megfigyelt távolodó mozgás eredete tehát nem egy térbeli mozgás, hanem magának a térnek a folyamatos ”széthúzódása”. (Itt igyekezzünk kerülni pl. a tér ”kifelé irányuló tágulása” kifejezést, hiszen a világ izotróp, így nincs semmiféle értelmezhető ”kifelé”, ez megint csak félreértésekhez vezet!). Az Univerzumban lévő anyagnak a tér tágulásából származó elmozdulását nevezzük Hubble áramlásnak (3. ábra).

2. ábra. Egy táguló kétdimenziós gömbfelszínen nem található tágulási centrum. Bármely felszíni megfigyelő saját magát érezheti középpontnak. Egy ilyen zárt Univerzum véges, de határ nélküli.

3. ábra. A homogén és izotróp tágulás során a felfújódó tér magával ragadja a benne lévő anyagot (Hubble áramlás).

A Világegyetemben megfigyelt objektumok egymástól mért távolságának változását két összetevőre választhatjuk szét. Egyrészt a Hubble áramlásból adódó, ill. ettől függetlenül magán a téren keresztül történő, lokális mozgásokból származó komponensekre. Az előbbi elmozdulásban minden anyag részt vesz, az utóbbi, ún. pekuliáris mozgás nem minden anyagformára jellemző (ha a tágulást gondolatban megállítjuk, csak ez a mozgás maradna meg). Nem jellemző például a galaxisokra sem, vagyis a galaxisok egy, a térrel együtt nyúló, együtt mozgó koordináta-rendszerben nem mozognak számottevően. Az általános relativitáselméletben a koordinátarendszer-választás nagy mértékben önkényes, az Univerzum speciálisan szimmetrikus anyageloszlása esetén azonban lehetséges olyan koordinátákat választani, amiben az anyagdarabok (pl. a galaxisok) nagyjából állnak.

A Hubble szféra

Előforduló hiba, hogy némely kitüntetett kozmikus határfelület, vagy horizontfelület pongyolán kerül említésre, a tágulási folyamatban könnyen félreértelmezhető szerepük miatt a továbbiakban ezekkel foglalkozunk. Köznapi értelemben horizonton valamiféle látóhatárt értünk, azonban a kozmológiában, a különböző horizontok értelmezésekor pontosabb definícióra lesz szükség. Az első, horizontnak tűnő (később majd kiderül, hogy miért nem az) felületet mindjárt a Hubble törvényből származtathatnánk, hiszen, ha v = Hor, akkor létezik olyan RH távolság, amelyre c = HoRH. Az RH az ún. Hubble sugár, az a távolság, ahol a galaxisok távolodási sebessége tőlünk számítva éppen c fénysebesség (c = 299 792 458 m/s). Tehát, a Hubble szféránkon belüli objektumok a Hubble áramlásból adódóan a fénysebességnél kisebb, az ezen túl lévők fénysebességnél nagyobb tempóval távolodnak tőlünk. Az Univerzum mérete ma még nem ismert (az is lehet, hogy végtelen), de az biztos, hogy a Hubble sugárnál sokkal nagyobb, így a Világegyetem legtöbb galaxisa hozzánk képest a fénysebességet meghaladó sebességgel távolodik. Nincs ez ellentétben a speciális relativitáselmélet azon állításával, mely szerint a fénysebességnél semmi sem haladhat gyorsabban? Nincs, mivel ez az állítás csak a téren keresztül történő mozgás sebességére, a pekuliáris sebességre vonatkozik, ami a galaxisok esetében elhanyagolható. A speciális relativitáselmélet inerciarendszerekben érvényes. A Világegyetem egészére azonban nem értelmezhető egy globális inerciarendszer, csak lokális rendszerek sokaságával lehet ”lefedni”, mint ahogy a Föld teljes felszínéről sem lehetséges torzításmentesen egybefüggő, kétdimenziós síktérképet készíteni.

A Föld felszínének minden kellően kis része lefedhető sík papírlapokkal (térkép), ezek azonban nem illeszthetőek össze torzításmentesen egy nagy gömbbé. Hasonlóan nem illenek össze az Univerzumban értelmezett lokális inerciarendszerek sem. A lokális inerciarendszerek egymáshoz képest mozoghatnak fénysebességet meghaladó sebességgel (ha az elmozdulást mozgásként értelmezzük), a távoli galaxisok nem közös inerciarendszerben mozognak. A látszólagos ellentmondás tehát itt abból származik, hogy egy adott pontbeli megfigyelő a saját lokálisan érvényes koordináta-rendszerét a végtelenségig kiterjeszti.

A fotonok azonban éppen c nagyságú pekuliáris sebességgel mozognak, így az irányunkba tartó fénysugarak a Hubble szférán belül lévő galaxisokról közelednek, az azon kívüliekről viszont szükségképpen távolodnak tőlünk. Tehát ez utóbbiak nem érnek el hozzánk, ahhoz hasonló módon, ahogyan egy kellően gyors, szembe járó mozgólépcsőn mi sem tudunk feljutni az emeletre. De valóban nem jutnak el hozzánk ezek a fénysugarak? A Hubble szférán kívüli galaxisokat sosem láthatjuk?

Ahhoz, hogy továbbléphessünk és választ adhassunk a kérdésre, az Univerzum múltjába kell betekintenünk! Mindeddig csak a jelenben egyenletesen táguló Univerzum pillanatnyi képét képzeltük magunk elé, most azonban a tágulás egész folyamatát próbáljuk meg a Világegyetem teljes élettartalma alatt rekonstruálni. A tágulás vajon mindvégig ugyanolyan ütemben zajlott? Egyáltalán mi okozza?

A tágulás oka

A Világegyetem tágulásáért a benne lévő anyag gravitációs hatása a felelős. A négy alapvető kölcsönhatás közül kettő (az erős és a gyenge) csak atomi szintű távolságokon érvényesül, ezért közvetlen kozmológiai befolyásuk nincsen a tér dinamikájára. Az elektromágneses kölcsönhatás ugyan végtelen hatótávolságú, a két ellentétes töltés azonban globális szinten kioltja egymást, a töltéssel rendelkező anyag nagy léptékeken vizsgálva semleges eleggyé simul. Az egyetlen nagy hatótávolságú, leárnyékolhatatlan kölcsönhatás a gravitáció, így alapvetően ez az erő határozza meg az Univerzum globális dinamikáját, annak ellenére, hogy sok nagyságrenddel gyengébb, mint a többi. Az általános relativitáselmélet a gravitációt téridő görbületként értelmezi, amelynek forrása az összes fellelhető anyagforma. Ha tudjuk, hogy milyen anyagformák vannak jelen, akkor az elmélet egyenletei segítségével a Világegyetem dinamikai fejlődése matematikailag leírható. A megfigyelések azt mutatják, hogy a különböző kozmológiai korszakokban más-más anyagfajták domináltak az Univerzum összetételében. Az ősrobbanás utáni, kezdeti sűrű és forró részecskeplazmát követően az Univerzumban a sugárzás (fotonok), majd a nyomásmentes nemrelativisztikus anyag (barionok és sötét anyag) a főszereplő, ezt követően pedig a sötét energia veszi át az Univerzum tágulási ütemének irányítását. Ezek az anyagformák különböző tulajdonságúak, különböző állapotegyenlettel írhatóak le és az általános relativitáselmélet egyenletein keresztül eltérő gravitációs hatást fejtenek ki a különböző korokban, így szükségképpen a tér különböző típusú és mértékű tágulási folyamatait indukálják. Ezek szerint a kezdeti lassuló ütemű tágulás 7 milliárd évvel ez előtt a sötét energia térnyerésével gyorsuló ütemű tágulásba váltott (4. ábra).

4. ábra. Az Univerzum belátható részének növekedése az idő múlásával. A kezdetben lassuló tágulás 7 milliárd évvel ezelőtt gyorsuló ütemű tágulásba váltott.

Az egyenletekből az is levezethető, hogy a Ho Hubble konstans a nevével ellentétben az idő folytonosan változó függvénye. Edwin Hubble egyébként nem beszélt a róla elnevezett konstans időbeli állandóságáról. Amit ő kapott eredményül, az az égbolt különböző irányaiban lévő galaxisok sebessége volt, mely adatokat a távolság függvényében ábrázolva egy egyenesre illeszkedő ponthalmaz rajzolódott ki (akkor még eléggé diffúz módon). Ennek az egyenesnek a meredeksége a Hubble állandó, vagyis az állandóság igazából a térbeli irányra vonatkozik. Belátható, hogy annak ellenére, hogy az Univerzum jelenleg gyorsulva tágul, a Hubble konstans a legtöbb kozmológiai modellben folyamatosan csökken. Sőt, értéke mindig is csökkenő volt az Univerzum nagyon korai, kezdeti korszakát követően. A Hubble sugár jelenlegi értéke mintegy 14,5 milliárd fényév, és a Hubble konstans csökkenésével egyre nő. Ez a távolság a következőképpen értelmezendő: ha gondolatban megállítanánk az Univerzum tágulását, akkor egy fényjelnek 14,5 milliárd év kellene, hogy ezt az utat megtegye. Az Univerzum és a Hubble szféra tágulása azonban nincs szinkronban, abban az értelemben, hogy a képzeletbeli Hubble rádiusz kezdetben sorra megelőzi a Hubble áramlásban résztvevő galaxisokat, majd a 7 milliárd évvel ezelőtt kezdődő gyorsuló korban már lemarad tőlük, vagyis az éppen a Hubble szféra határán elhelyezkedő galaxisok kilépnek abból. Másként fogalmazva, a Hubble szféra, bár egyre nagyobb tényleges térfogatot tölt be, az Univerzum egyre kisebb fizikai részét tartalmazza. Fontos azonban hangsúlyozni, hogy a Hubble sugár által definiált felület semmiképpen nem jelent valódi horizontot, hiszen a fény és maga a galaxisok is keresztülhaladhatnak rajta mindkét irányban (ellentétben a fekete lyukak közismert eseményhorizontjával, amely csak egy irányban átjárható). A legtöbb galaxis, amit megfigyelhetünk (legalábbis elméletben, hiszen ezek jellemzően igen halványak) mindig is a Hubble szférán kívül volt, vagyis annak ellenére láthatóak, hogy sosem voltak a szférán belül. Ennek az az oka, hogy egy ilyen távoli galaxisról származó fény kezdetben valóban távolodott tőlünk (mint maga a galaxis is), de a felénk irányuló, távolodó fotonokat a Hubble szféra egyszer csak utolérte, és ettől a pillanattól kezdve már valójában közelednek felénk és idővel el is érnek bennünket (a fényt kibocsájtó galaxis továbbra is a Hubble szférán kívül van). Tehát a csillagászok rutinszerűen figyelnek meg galaxisokat, amelyek mindig is a fénysebességet meghaladó sebességgel távolodtak tőlünk (5. ábra).

5. ábra. A NASA Hubble űrtávcsöve által 2012-ben készített Ultra Deep Field felvételen a Világegyetem legkorábban kialakult galaxisai tárulnak fel. A képen látható halvány galaxisok többsége mindig is a fénysebességet jóval meghaladó sebességgel távolodott tőlünk. Ezek a galaxisok az eseményhorizontunkon messze túl vannak, kommunikálni velük a mai kozmológiai modellek szerint már nem lennénk képesek.

Valódi horizontok

Valódi kozmikus horizontként értelmezhető az eseményhorizont. Az eseményhorizonton kívüli tértartományok azokat a pontokat (galaxisokat) jelenti, ahonnét a jelenben, felénk kibocsájtott fotonok sosem érnek el minket. Vagyis az eseményhorizonton túli galaxisok mai képét sosem fogjuk megismerni, mert a ma róluk induló fényjelek nem jutnak el hozzánk az Univerzum jövőjében (akár végtelen jövőjében sem). Az eseményhorizont valódi horizont, hiszen kauzálisan választ el bennünket a téridő tartományaitól. Mindez azt is jelenti, hogy ezekkel a galaxisokkal – bár még látszanak, sok millió évvel ez előtti állapotukban – már nem leszünk képesek semmilyen kapcsolatot teremteni a jövőben (és vica versa).

Eseményhorizont abban az esetben létezik körülöttünk, ha a fénysugár csak véges távolságot tehet meg az Univerzum teljes élettartama alatt. Ez akkor következhet be, ha a Világegyetem véges élettartamú, vagy ha a tágulása olyan mértékű, hogy a fény végtelen idő alatt sem képes végtelen távolságra jutni. Ha a sötét energiát, mint az általános relativitáselmélet egyenleteiben megjelenő konstanst értelmezzük (ΛCDM modell), akkor az Univerzum tágulása exponenciálissá válik és éppen ez a helyzet áll elő. Tehát a kozmológiai konstanst tartalmazó világmodellekben szükségképpen létezik eseményhorizont. (A sötét energia mibenlétére többféle hipotézis van, a két legfontosabb szerint az vagy egy anyagfajta, mint ahogy eddig utaltunk rá, vagy az egyenletekben megjelenő univerzális paraméter). A jelenlegi modellek szerint a kozmikus eseményhorizont távolsága tőlünk 16,7 milliárd fényév. A ma megfigyelhető, z ≈ 1,8 vöröseltolódású galaxisok éppen most kerülnek kívülre az eseményhorizontunkon (vöröseltolódásnak a megfigyelt elektromágneses hullámok hullámhosszának a kibocsátott hullámhosszhoz viszonyított megnövekedését hívjuk, amit a galaxisok fényének esetében a Világegyetem tágulása okoz). Ezek tehát a legtávolabbi galaxisok, amelyeknek a mostani állapotáról még információt nyerhetünk a jövőben. Az ennél távolabbiak esetében a ma történései számunkra örökre rejtve maradnak.

A 6. ábra egy téridő diagram, amely egy homogén és izotróp, kozmológiai konstanst (Λ) és hideg sötét anyagot (CDM) tartalmazó Univerzum tágulását mutatja be. A kozmológiai paraméterek a megfigyelésekhez legjobban illeszkedők. Ezen az ábrán nem együttmozgó koordinátákat használunk (hiszen a pontozott vonalakkal ábrázolt galaxisok idővonalai görbék). Távolságot úgy számolhatunk, hogy az Univerzum tágulását gondolatban befagyasztva fényjelek segítségével időt mérünk két pont között. Ha ezt az Univerzum minden időpillanatában elvégezzük és egyberajzoljuk, akkor jutunk az ábrán megrajzolt idővonalakhoz és a vízszintes tengelyen feltüntetett távolságadatokhoz. Az idő múlása felfelé követhető (minden vízszintes metszet az Univerzum egy adott pillanatához tartozó állapot).

6. ábra. A könnycsepp alakú piros fénykúp az Univerzum ma megfigyelhető téridőpontjait köti össze. A fénykúp alsó részén (t < 7 milliárd év) tőlünk távolodtak a fotonok, amelyek később a szublumináris régióba (Hubble szféra) belépve közelednek felénk. A lila vonal a Hubble szféra, a sárga az eseményhorizont menetét mutatja. A zöld szaggatott vonal a részecskehorizontot jelenti. A pontozott vonalak a térrel együttmozgó galaxisok idővonalai (különböző vöröseltolódással).

Az ábrán megfigyelhető a kapcsolat a galaxisok, a szemünkbe érkező fénysugár, a Hubble szféra, az eseményhorizont és a még nem érintett részecskehorizont között. Ez utóbbi azt a távolságot jelenti, amit a fénysugár az Univerzum kezdete óta eddig megtett, míg az eseményhorizont azt a távolságot, amit az eljövendő időben még befuthat. A legszigorúbban értelmezett horizontot a részecskehorizont jelenti, hiszen az azon túli objektumokat még sosem láthattuk, mert az eddig eltelt 13,8 milliárd év alatt a fényjel róluk nem érkezhetett a szemünkbe. A számítások szerint a részecskehorizont távolsága tőlünk 46 milliárd fényév, vagyis a belátható Univerzum átmérője jelenleg mintegy 92 milliárd fényév. Fontos hangsúlyozni, hogy egy foton sem utazott 46 milliárd fényévet a téren keresztül, pontosabb úgy fogalmazni, hogy a legtávolabbi látható objektum távolodott az Univerzum tágulása során ilyen messzire. Rögtön szükséges is itt ezt illetően egy lényeges kiegészítés.

A Világegyetemet 380 000 éves koráig forró, átlátszatlan plazma alkotta. A plazmában a fotonok szabad úthossza (két ütközés közötti átlagos távolság) rövid, erősen szóródnak a jelen lévő töltött részecskéken (elektronokon). Ezt követően, az Univerzum hőmérsékletének további csökkenésével megtörténik az atomi szerkezet kialakulása (rekombináció). A Világegyetem történetében először létrejön az atommagok és az elektronok elektromosan semleges kötött rendszere, amely már nem szórja a fotonokat, így azok ettől az időponttól kezdve szinte zavartalanul száguldhatnak az átlátszóvá váló térben. Ezeket az elektromágneses hullámokat a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás (KMHS) formájában ma is megfigyeljük, az így észlelt fotonok az Univerzum azon legtávolabbi pontjaiból származnak, ahonnét valódi fényjelek indultak felénk. Ezt a felületet az utolsó szóródás felületének nevezzük (7. ábra). Ennél messzebb az elektromágneses hullámok segítségével nem láthatunk az Univerzum múltjába, és természetesen objektumok (galaxisok, csillagok) sem léteztek, amelyek fényjelet küldtek volna felénk (más típusú információ, mint például gravitációs hullámok persze érkezhetnek, ezeket ebben az értelemben nem ”látjuk” majd észlelésükkor, hanem más módon érzékeljük).

7. ábra. A most szemünkbe érkező fényjelek a téridő különböző korszakaiból származnak. A legtávolabbi pontból, az utolsó szóródás felületéről érkező fényjel az univerzum 380 000 éves állapotáról mesél. Az ezen túli téridőtartományról talán a gravitációs hullámok fognak majd információval szolgálni.

Rövid összefoglalásként emeljünk ki újra néhány lényeges következtetést. Először is, tetszőleges megfigyelőhöz képest léteznek fénysebességet meghaladó sebességgel távolodó galaxisok, így a tágulásnak vannak szuperlumináris (fénysebességnél gyorsabb) és nem-szuperlumináris (fénysebességnél lassabb) régiói (Hubble szféra). A speciális relativitás elméletéből ez nem következik, azonban ez az elmélet nem alkalmazható az Univerzum globális tulajdonságainak leírására. Gyakori félreértés, hogy az Univerzum nagyon korai szakaszában bekövetkező roppant gyors inflációs felfújódást jellemzik fénysebességnél gyorsabb üteműnek. Mint belátható, az Univerzum mindig is a fénysebességnél gyorsabban tágult, abban az értelemben, hogy a Hubble szféra átmérője mindig kisebb, mint a belátható Univerzum (mindig található két megfigyelő, akik fénysebességnél gyorsabban távolodnak egymástól). Másodszor, az Univerzum 13,8 milliárd éves történelme során a tágulás dinamikája változó, kezdetben lassuló, majd gyorsuló (nem érintve itt az előbb említett korai rövid inflációs szakaszt), s ennek következménye az, hogy a hozzánk képest fénysebességet meghaladó tempóban távolodó galaxisok egy része megfigyelhető.

A jelenlegi gyorsuló ütemű tágulás exponenciálissá váló mértéke azt a jövőképet festi elénk, hogy egyre több galaxis repül ki az eseményhorizontunkból, vagyis az Univerzum egyre szűkülő, fizikailag létező részével maradunk kommunikációképes kapcsolatban, s idővel végül a legtöbb galaxis elhalványul és eltűnik a szemünk elől. Az Univerzum jövőjének kulcsa a sötét energia pontos tulajdonságaitól függ, valóban kozmológiai konstansként írható le, vagy talán más jellemzőkkel bír. Arról sem feledkezhetünk meg, hogy az általános relativitáselmélet talán mégsem a megfelelő modell Világegyetemünk leírására. Minderről azonban még nagyon keveset tudunk, az új generációs megfigyelési eszközök (mint például a gravitációs hullámokat észlelő LIGO obszervatórium) az új elméleti megközelítésekkel karbaöltve várhatóan közelebb visznek majd bennünket a megoldatlan kérdések megválaszolása felé.

Lőrincz Henrik

A cikk a Természet Világa 2019. júniusi számában (150. évf. 6. sz.) jelent meg.

Természet Világa