Minden forog: Új elmélet segíthet megérteni az Univerzum működését
Sok asztrofizikus keresi a választ az univerzum gyorsuló ütemű tágulására, a fekete lyukak rejtélyére. E. P Hubble amerikai csillagász matematikai formulával írta le a Galaxisok mozgását, melyben a Hubble-állandó értéke időfüggő. Egy új, magyar kutatók által kidolgozott elmélet most magyarázatot adhat arra, miért változik a Hubble-állandó értéke a különböző mérésekben. A Monthly Notices of Royal Astronomical Society című folyóiratban megjelent közleményben részletezett eredményeket Barnaföldi Gergely Gábor mutatja be.
παντα κυκλoυται! (Panta Kykloutai!) -- minden forog!
Epheszoszi Hérakleitosz (kb. Kr. e. 535 – Kr. e. 475) híres mondása „Panta Rhei!” (minden dolog mozog, folyik!) évszázadokon keresztül lámpásként szolgált a természettudományokban és az Univerzum kutatásában is. A HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont, az ELTE és a Hawaii Egyetem kutatóinak közös munkája új megvilágításba helyezik az ókori mondatot: „Panta Kykloutai!” azaz minden forog!
A körülöttünk lévő asztrofizikai objektumok: az aszteroidák, holdak, bolygók, csillagok, galaxisok mind-mind mozognak, sőt forognak is! Joggal merülhet fel a kérdés, hogy ha az ismert Világegyetem minden objektuma forog, akkor maga az Univerzum foroghat-e?
E kérdés már sokszor felvetődött a tudománytörténet során, azonban (globális) forgás esetén látnunk kellene egy kitüntetett irányt, ami körül minden forog. Ekkor sérülne a gömbszimmetria és hengerszimmetrikus megoldások írnák le a világegyetem fejlődését. Ilyet azonban nem látunk, ha az égboltot kémleljük érzékeny távcsövekkel és antennákkal.
Az Osztrák-Magyar Monarchiában született Kurt Gödel (Brünn, 1906. április 28. – Princeton, New Jersey, 1978. január 14.). Einstein tanítványaként dolgozta ki Princetonban az egyenletesen forgó univerzum modelljét. amely más megközelítést alkalmazott. Mivel csak véges távolságban tudjuk megfigyelni az univerzumot, ezért a világ forgásának hatását csak a közvetlen környezetünkben, a „lokális buborékban”érzékelhetjük, nem kell látnunk kitüntetett irányt.
Gödel modelljére ezidáig nem találtak bizonyítékot, és bár azóta több kutató is vizsgálta a kérdést, a jelenleg is elfogadott ΛCMB kozmológiai modell szerint az univerzum gömbszimmetrikusan tágul a Hubble-törvény szerint és nem mérhető ki forgás. Az egyetlen tényező, ami beárnyékolja ezt az komplex, mérésekkel alátámasztott fejlődésmodellt,
az a Hubble-feszültség. Ez abból származik, hogy a szupernóvák (mint standard gyertyák) által meghatározott, továbbá a mikrohullámú háttérsugárzásból kimért tágulási paraméterértékek, azaz a Hubble-konstansok (H0) eltérnek egymástól. Más sebességgel tágult tehát az Univerzum a korai pillanatokban és másképp tágul ma. Ennek a megfigyelésnek az oka mindmáig tisztázatlan és számtalan elmélet próbálja magyarázni az eltérést. A fenti paradoxonok feloldására ad gordiuszi megoldást a Barnaföldi Gergely Gábor és társai által elért tudományos eredmény.
A magyar kutatók korábban kidolgoztak egy analitikus skálázó hidrodinamikai megoldást, amelyben sötét anyag tágulását vizsgálták. Elsőként gömbszimmetrikus megoldást vizsgáltak, amely összhangban volt a Hubble-állandó értékével [1]. Később azonban megvizsgáltak forgó megoldásokat is [2]. Számításik alapján arra jutottak, hogy a kozmikus háttérsugárzás mérésének érzékenysége alapján a ma megengedett maximális forgás és annak időbeli változása éppen olyan hatást eredményez, ami megmagyarázza a Hubble-feszültség jelenségének létrejöttét [3].
A magyar kutatók megvizsgálták mind a gyengén sértett gömbszimmetrikus, mind a tisztán hengerszimmetrikus megoldásokat és mindkét esetben arra jutottak, hogy a megengedett forgás feloldja a paradoxont, nem mond ellent a mai méréseknek, sőt, más forgást feltételező modellekkel is kompatibilis. Ez alátámasztja a címben idézett állítást, azaz ténylegesen minden forog, és a forgás nagysága ma körülbelül 2*10−3 1/Mrdév.
A magyar kutatók most azon dolgoznak, hogy az analitikus modell eredményeit beépítsék egy összetett numerikus kozmológiai modellbe és további megfigyelhető mennyiségeket találjanak [4]!
Referenciák:
[1] Barna Imre Ferenc, Pocsai Mihály, Barnaföldi Gergely Gábor:
Self-Similar Solutions of a Gravitating Dark Fluid,
Mathematics 2022, 10(18) 3220, (https://doi.org/10.3390/math10183220)
[2] Szigeti Balázs, Barna Imre Ferenc, Barnaföldi Gergely Gábor:
The Formulation of Scaling Expansion in an Euler-Poisson Dark-Fluid Model,
Universe 2023, 9(10), 431, (https://doi.org/10.3390/universe9100431)
[3] Szigeti Balázs, Barna Imre Ferenc, Szapudi István, Barnaföldi Gergely Gábor:
Can Rotation Solve the Hubble Puzzle?
(elfogadva az MNRAS folyóiratban) https://arxiv.org/pdf/2503.13525
[4] Pál Balázs et al (in preparation)
