Sötét ősrobbanás, avagy az univerzum második születése

Közel egy évszázaddal ezelőtt a tudósok elkezdtek mesélni egy történetet a mindenség eredetéről. Ez a történet, amelyet széles körben ősrobbanás-elméletként ismerünk, egy hihetetlenül forró, sűrű anyaggömbbel kezdődik, és a ma megfigyelhető világegyetemmel végződik. Bár ez az elmélet szilárd keretet adott a kozmosz megértéséhez, megválaszolatlan kérdéseket hagyott maga után, különösen a sötét anyaggal kapcsolatban – ez a titokzatos anyag közvetett módon kimutatható, de soha nem látott anyag.

Az asztrofizikusok évtizedek óta a sötét anyagot is beillesztették az ősrobbanás modelljébe, feltételezve, hogy az minden mással együtt jött létre. A legújabb hipotézisek azonban egy másik történetet sugallnak: egy „sötét ősrobbanást”, amely az eredeti esemény után következett be, és amely sötét anyagot hozott létre, és potenciálisan megelőzte a normál anyag keletkezését. Ez az úttörő elképzelés átformálhatja a sötét anyagról és az univerzumban betöltött szerepéről alkotott képünket — számolt be róla a SciShow.

Az ősrobbanás-elmélet kialakulása

Az elmélet gyökerei 1931-ig nyúlnak vissza, amikor Georges Lemaître belga tudós és pap felvetette az „ősatom” koncepcióját. Lemaître megfigyelte, hogy a világegyetem tágul, és arra a következtetésre jutott, hogy ha visszatekerjük a kozmikus órát, akkor minden egyetlen, sűrű pontba fog összefolyni. Ebből az elképzelésből fejlődött ki az ősrobbanás elmélete, amely szerint a világegyetem egy végtelenül sűrű szingularitásból keletkezett, amely felrobbant, és így minden anyag és energia létrejött.

Idővel a tudósok továbbfejlesztették ezt az elképzelést, és bevezettek egy rövid, gyors tágulási időszakot, az úgynevezett inflációt, amely a másodperc töredékével az ősrobbanás után következett be. Az infláció során a világegyetem exponenciálisan, a fénysebességnél gyorsabban tágult. Miután az infláció véget ért, az univerzum energiája anyaggá és fénnyé alakult át, ami az általunk ismert kozmosz létrejöttéhez vezetett.

A sötét anyag rejtélye

A világegyetem tömeg-energia tartalmának mintegy 27%-át kitevő sötét anyag továbbra is az asztrofizika egyik legnagyobb rejtélye. Gravitációs erőket fejt ki, befolyásolja a galaxisok forgását és elhajlítja a távoli csillagok fényét, mégis elkerül a közvetlen kimutatás. Ez a rejtélyes anyag a sötét energiával együtt alkotja az úgynevezett sötét szektort, amely a világegyetem nagyjából 95%-át teszi ki.

A hagyományos modell feltételezi, hogy a sötét anyag a látható anyaggal egy időben keletkezett. A sötét és a szabályos anyag közötti kölcsönhatás azonban minimális, ami felveti a kérdést, hogy a sötét anyag nem keletkezhetett-e később, egy különálló esemény, egy sötét ősrobbanás során.

A sötét ősrobbanás hipotézise

A sötét ősrobbanás-hipotézis azt javasolja, hogy a sötét anyag egy különálló eseményből származik, amely az eredeti ősrobbanás után következett be. Hogy megértsük ezt a koncepciót, képzeljünk el egy sötét anyag vákuumot – egy sötét anyagtól üres, de némi szabályos anyagot tartalmazó állapotot. A kvantummechanika szerint még a vákuum sem igazán üres; olyan részecskéket tartalmaz, amelyek spontán módon megjelennek és eltűnnek.

A vákuum különböző energiaállapotokban létezhet, a hamis vákuum egy magasabb energiájú állapot, amely hosszú ideig fennmaradhat. Azonban egy fázisátalakulás hatására ez a hamis vákuum alacsonyabb energiaállapotba eshet, és így energia szabadul fel sötét anyag és sötét sugárzás formájában.

A sötét ősrobbanás forgatókönyvében ez a fázisátalakulás valódi vákuum buborékokat hozhatott létre a hamis vákuumban. Ezek a buborékok közel fénysebességgel tágultak, összeütköztek és sötét anyag formájában energiát szabadítottak fel. Ennek az átmenetnek a dinamikájától függően a sötét ősrobbanás különböző típusú sötét anyag részecskéket hozhatott létre, beleértve a masszív „sötét zillákat” vagy az általánosan feltételezett gyenge kölcsönhatású masszív részecskéket (WIMP-eket).

Bizonyítékok keresése

A sötét ősrobbanás hipotézisének bizonyításához szükség van az esemény maradványainak kimutatására. Az egyik lehetséges nyomot a gravitációs hullámok jelentik – a masszív kozmikus események által a téridőben okozott repedések. A vákuumbuborékok ütközése a sötét ősrobbanás során gravitációs hullámokat generálna, amelyeket fejlett obszervatóriumok segítségével lehetne észlelni.

A közelmúltban elért eredmények, mint például a NANOGrav kollaboráció által 2023-ban észlelt gravitációs hullámok háttérzajának észlelése reményt adnak. E jelek elemzésével a tudósok azonosíthatják a sötét ősrobbanásból származó gravitációs hullámokat, közvetett bizonyítékot szolgáltatva annak bekövetkeztére.

Új kozmikus perspektíva

Bár a sötét ősrobbanás hipotézise továbbra is spekulatív, izgalmas utakat nyit a sötét anyag és a világegyetem fejlődésének megértéséhez. Ez az elmélet megkérdőjelezi a hagyományos narratívát, és azt sugallja, hogy a világegyetem keletkezése sokkal összetettebb folyamatokat foglalhat magában, mint azt korábban gondolták.

A jövőbeli kutatások és megfigyelések döntő fontosságúak lesznek a sötét ősrobbanás hipotézisének tesztelésében. Ahogy a tudósok folytatják a sötét szektor rejtélyeinek megfejtését, új betekintést nyerhetnek univerzumunk alapvető természetébe, ami potenciálisan átírhatja mindannak a történetét, amit ismerünk.

Ezeket a cikkeket is érdemes elolvasni:

14 darab 2000 éves kígyóvésetet fedeztek fel Venezuelában és Columbiában
Több mint 200 kilós liba csontvázát találták meg Ausztráliában