Hirben.hu Hírben jók vagyunk! Valahányszor ijesztő dolgok történtek, az volt a legjobb, ha az ember megmérte őket – olvashatjuk Daniel Kehlmann A világ fölmérése című könyvében, ami Alexander von Humboldt és Carl Friedrich Gauss életén keresztül mutatja be a tudományt és az emberi korlátokat. Talán pont e miatt a mérésmánia miatt igyekszünk az univerzum szerkezetének, változásainak, geometriai tulajdonságainak vizsgálatára, amire a csillagászok számos módszert alkalmaznak. Ezek közül az egyik legrégebbi az úgynevezett szögméret–vöröseltolódás teszt, aminek lényege: ha találunk olyan objektumokat, amelyek valódi mérete nagyjából ismert, akkor látszólagos méretük alapján – vagyis abból, hogy mekkorának tűnnek az égen – következtethetünk az univerzum tágulásának történetére.
Egy friss kutatás most új életet lehelt ebbe a klasszikus módszerbe, méghozzá a kvazárok – távoli galaxisok fényes, szupernagy tömegű, fekete lyukak által táplált magjai – rádiósugárzó plazmanyalábjainak vizsgálatával. A nemzetközi kutatócsoportot Mina Ghodsi Yengejeh (HUN-REN Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont, Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet), az Eötvös Loránd Tudományegyetem Fizika Doktori Iskolájának hallgatója vezette. Egyik munkatársát, Frey Sándort, a HUN-REN CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének tudományos főmunkatársát faggattuk az eredményekről és a vizsgálat előzményeiről.
A kozmológiában az egyik cél, hogy feltérképezzék a világegyetem szerkezetét, kialakulását. Közel 14 milliárd éve volt az ősrobbanás, azóta tágul. Mintegy száz évvel ezelőtt Edwin Hubble felismerte, hogy minél távolabbra van tőlünk egy galaxis, annál nagyobb sebességgel távolodik.
A múlt század közepén többféle elképzelés is létezett az univerzum leírására, köztük olyan is, amely szerint nem egyszerre jött létre az egész, hanem az anyag folyamatosan és örökké keletkezik mindenhol, így az univerzum emiatt tágul. Ez volt az úgynevezett állandó állapotú univerzum modellje.
Később új mérések jöttek, felfedezték a mikrohullámú háttérsugárzást. „Ezt csak az magyarázhatja, hogy az ősrobbanást követő tágulás során, ahogy az anyag egyre hűlt és ritkult, egy ponton a világegyetem átlátszóvá vált az elektromágneses sugárzás számára.” Ez a háttérsugárzás, amely mindenhol ott van, a hullámhosszak növekedése miatt mára a rádiósugárzás tartományában a legerősebb. Eltérő irányokba nézve apró egyenetlenségei vannak, ebből a kozmológiai modell paramétereit ki lehet számolni.
Hogy nő meg, ami összemegy?
A kutatók számos más mérési módszerrel is próbálják pontosítani a világegyetemet leíró modellt. Az egyik ilyen metódus azt vizsgája, hogyan változna egy fix méretű objektum látszólagos mérete, ha távolabbra vinnénk.
A hétköznapokban megszoktuk, hogy minél messzebb van egy tárgy, annál apróbbnak látszik. Az ’50-es évek vége felé Fred Hoyle csillagász felvetette, hogy ha lennének fix méretű csillagászati objektumok, amelyeket hozzánk közel és tőlünk nagyon távol is meg tudnánk figyelni, akkor különbséget tudnánk tenni a kozmológiai modellek között.
Kiszámolta, hogy az ősrobbanásos modellben és az állandó állapotú univerzumban máshogy viselkednek ezek a „standard mérőrudak”. A ma már széles körben elfogadott ősrobbanásos modellben eleinte egyre kisebbnek tűnnének, de egy távolságon túl a dolog megfordul: egyre nagyobbnak látszanak. Az állandó állapotú modellben viszont, amelynek Hoyle annak idején a támogatója volt, a csökkenés folyamatos, nincs visszafordulás.
Ígéretesnek tűntek az óriás rádiógalaxisok a maguk akár több millió fényévnyi kiterjedésével mint alkalmas mérőrudak. Ilyeneket kerestek a csillagászok mindenféle távolságokban, hogy megmérjék, mekkorának látszanak, és így feltérképezzék az univerzum geometriáját.
Pár évtizednyi kutatás után az derült ki, hogy a megfigyelt összefüggés egyik modellnek sem felel meg, a rádiógalaxisok mérete annál kisebb lett, minél távolabbra néztek. Kiderült, hogy nem csak az univerzum geometriája határozza meg az összefüggést, mivel a rádiógalaxisok nem tekinthetők fix méretűnek. A jelek szerint minél messzebb tekintünk vissza a világegyetem történetében, annál kisebbek.
Ezért a csillagászok újfajta objektumokat kerestek a teszthez.
Segít a fekete lyuk
A ’90-es években merült fel, hogy nem a rádiógalaxisokat kellene vizsgálni, hanem az aktív galaxismagokat. Ilyenek egyes galaxisok közepén találhatók, ahol egy hatalmas fekete lyuk bekebelezi a körülötte lévő anyagot. Nagyjából minden tizedik ilyen aktív galaxismag a fekete lyuk forgástengelye mentén plazmanyalábokat bocsát ki, amelyek nagy teljesítménnyel sugároznak a rádiótartományban. Rádiótávcsövek kiterjedt hálózataival fel lehet mérni ezeket, nagy felbontással. Itt már csak 10–100 fényéves nagyságrendű méretekről van szó, a nagy teljesítménnyel sugárzó aktív galaxismagok pedig hatalmas távolságokban is megfigyelhetők.
A megszokott hétköznapi tapasztalataink alapján nem könnyű elképzelni, hogy a rendkívül messzi objektumok miért kezdenek egyre nagyobbnak látszani. De Frey Sándor pontosít: „Ez azért van, mert a tapasztalatainkat természetesen csak a »közelben« szereztük. Ha viszont térben és időben igen messzire tekintünk vissza a táguló univerzumban, annak egy sokkal korábbi állapotát látjuk, amikor még minden egymáshoz sokkal közelebb volt, és így nagyobbnak látszott.” Így a megfigyeléseket két hatás „versengése” határozza meg.
Minél távolabbra visszük a fix méretű objektumot, egy ideig annál kisebbnek látszik, de aztán elkezd dominálni a táguló világegyetemből adódó hatás, ami a növekedés felé mutat. Hogy pontosan mekkora távolságban következik be az átmenet, és milyen gyorsan, az függ a kozmológiai modell paramétereitől, például attól, hogy mekkora az anyag sűrűsége az univerzumban, és hogyan tágul.
1993-ban Ken Kellermann – aki a mostani tanulmány elkészítésében is részt vett – publikálta a Nature-ben azt az eredményét, hogy ez az objektumtípus már mutatja az ősrobbanásos modell esetében várt visszafordulást:
egy távolságon túl a rádiósugárzó aktív galaxismagok látszólagos szögmérete egyre nagyobbnak tűnik.
Akkor még csak 80 ilyen objektumról álltak rendelkezésre adatok, de a ’90-es évek végére már több mint 300 elemet tartalmazó mintát lehetett tanulmányozni. „Az elmúlt évtizedekben még több adatra tettünk szert, és immár majdnem 5000 aktív galaxismag szögméretét […]
A teljes cikk megtekintéséhez és tovább olvasásához KATTINTSON IDE!
*Tisztelt Olvasó! Amennyiben a cikk tartalma módosult vagy sértő elemeket tartalmaz, kérjük jelezze számunkra info@net-front.hu e-mail címen!