Az Univerzum eddig ismert legtávolabbi – és az ősrobbanás időpontjához képest legfiatalabb – extragalaxisát sikerült azonosítani a Hubble űrteleszkóp két, még a tavalyi évben készített felvételének speciális analízisével.
A NASA Sugárhajtási Laboratóriuma már eddig is több, az űrkutatás történetében mérföldkőnek számító projektben vállalt meghatározó szerepet.
Kép forrása: NASA/JPL
Az Amerikai Űrkutatási Hivatal (NASA) műszaki-technológiai fejlesztési intézetének, a Jet Propulsion Laboratory –nak (a NASA Sugárhajtási Laboratóriumának, Passadena, Kalifornia) november 15.-én közétett közleménye szerint, a világegyetem eddig ismert legtávolabbi, illetve az ősrobbanás időpontjához képest, legfiatalabb extragalaxisát sikerült azonosítani azokon a Hubble űrteleszkóp által 2011. október 5.-én és november 29.-én rögzített felvételeken, amelyek egy galaxishalmazról készültek.
A különleges „kozmikus zoom-mal” felnagyított űrfotókon felfedezett igen halvány extragalaxis színképeltolódásából sikerült kiszámítani, hogy az MA CS0647-JD katalógusszámot kapott csillagváros 13 milliárd 280 millió fényévre fekszik Földünktől. Ez az extragalaxis alig 420 millió évvel az ősrobbanás után, már a felvételen megörökített formájában létezett. A felfedezés tudományos jelentőségét az adja, hogy a 13,7 milliárd évvel ezelőtt történt ősrobbanás, azaz a téridő kezdetéhez közeli időszak állapotáról jobbára csak hipotéziseink léteznek. Az MA CS0647-JD jelű extragalaxis léte azt bizonyítja ugyanis, hogy az ősrobbanás után relatíve rövid idő elteltével már megjelentek azok a struktúrák, a csillagvárosok, amelyek a világegyetem jelenlegi szerkezetét is jellemzik.
A kiemelt mezőben látható vörös objektum az Univerzum eddig felfedezett legtávolabbi extragalaxisa, amely közel 13,3 milliárd fényév távolságra fekszik tőlünk.
Kép forrása: NASA/ESA
Az ősrobbanás kérdése a modern kozmológia és kvantumfizika, sőt talán az emberi gondolkodás történetének is az egyik legizgalmasabb problémája. Az ősrobbanási teória szerint, mintegy 13,7 milliárd évvel ezelőtt az ismert Univerzum egyetlen, kiterjedés nélküli pontba tömörült szupersűrű és forró állapotból jött létre, az ún. zéró pillanatban.
Az ősrobbanás után viszonylag rövid idő alatt kialakultak az extragalaxisok és a kvazárok
Az ősrobbanás előtt nem létezett, sem az anyag, sem a tér, sem pedig az idő. Az elmélet alapjait egy belga pap-fizikus, Georges Lamaitre alkotta meg 1931-ben.
Az ősrobbanás elméleti alapját Georges Lamaitre (középen) belga pap-fizikus alkotta meg. Lamaitre mellett jobb oldalon Albert Einstein látható
Az elmélet empirikus alapjául a neves amerikai csillagász, Edwin Hubble 1929-es felfedezése szolgált. Hubble, a Mount Wilson Obszervatórium asztronómusa felfedezte, hogy a Tejútrendszeren kívüli csillagvárosok, a távoli extragalaxisok színképvonala a spektrumban a vörös felé tolódik el, azaz az ún. Doppler-effektus értelmében, egymáshoz képest távolodó mozgást végeznek. A világegyetem tágulását – az einsteini általános relativitáselmélettel összhangban – megfogalmazó Friedmann-Lamaitre teória alapján, a modern ősrobbanás elméletet megalkotó két nemzetközi hírű csillagász, Georg Gamow és Fred Hoyle arra a következtetésre jutott, hogy a tágulási vektorokat visszafelé számítva, kellett lennie egy olyan pillanatnak a világegyetem történetében, amikor az Univerzum összes anyaga és energiája egyetlen pontban sűrűsödött össze, amelyből egy gigantikus erejű robbanás eredményeként szóródott szét. Az elmélete szerint, az észlelhető tágulás a feltételezett ősrobbanás következménye lehet.
Edwin Hubble amerikai csillagász fedezte fel a vöröseltolódás jelenségét, amely a táguló világegyetem egyik tudományos bizonyítéka
George Gamow már 1948-ban megjósolta, hogy az ősrobbanás maradványaként léteznie kell egy, az egész Univerzumot kitöltő mikrohullámú háttérsugárzásnak. 1964-ben két amerikai rádiócsillagász, Arno Penzias és Robert W. Wilson sikeresen azonosították is a Gamow által megjósolt háttérsugárzást. (Felfedezésükért mindketten megkapták a fizikai Nobel-díjat.) Az ősrobbanást ma már bizonyított tényként fogadja el a tudományos világ döntő többsége. A folyamat értelmezését nagyban elősegített a kvantumfizika, azon belül is a részecskefizika fejlődése.
Penzias (bal oldalon) és Wilson, a mikrohullámú háttérsugárzás Nobel-díjas felfedezői
Az ősrobbanás legfontosabb bizonyítékai a következők:
1.) Az elemek gyakorisági aránya az Univerzumban.
A nukleoszintézis modellezése szerint, a zéró pillanat után, a szuperforró anyagot kvarkok és gluonok alkották, amelyek az ősrobbanást követő első másodpercben protonokká és neutronokká álltak össze. Az ezt követő mintegy három perces folyamat alatt, a protonokból és neutronokból jöttek létre a legkönnyebb atommagok (deutérium, hidrogén).
Az Univerzum anyagának 99%-a hidrogénből áll
E folyamattal magyarázható, hogy az Univerzum elsőként létrejött és legnagyobb mennyiségű eleme a hidrogén, amely több mint 13 milliárd évvel az ősrobbanás után, még mindig a világegyetemet alkotó anyag 99%-át teszi ki. ( A periódusos rendszer többi elemét a csillagfejlődés egyfajta „salakanyagának” tekinthetjük.)
Az ősrobbanás után a világegyetem anyagát kizárólag a hidrogén alkotta. A periódusos rendszer elemei a csillagfejlődés magfúziós salakanyagának tekinthetők
2.) A kozmikus háttérsugárzás
Amint korábban elméletileg megjósolták, az ősrobbanás energiájának maradványaként a teret mikrohullámú háttérsugárzásnak kellene kitöltenie. Penzias és Wilson felfedezése mindezt be is bizonyította.
3.) A világegyetem tágulása
A távoli extragalaxisok és kvazárok vöröseltolódása minden irányban egyenletes. A Doppler-effektus alapján a vöröseltolódás mértékéből kiszámítható a távolodás sebessége, ebből visszafelé számítva pedig az is megállapíthatóvá vált, hogy a múltban mikor volt a világegyetemet alkotó összes anyag egyetlen pontban. (Érdemes megjegyezni, hogy noha matematikai modellezés szerint a tágulásnak egyenletesen lassulónak kellene lennie, de a legújabb kutatási eredmények szerint az extragalaxisok nem lassuló, hanem éppen ellenkezőleg, gyorsuló mozgást mutatnak. E felfedezésért nyerte el 2012-ben a megosztott fizikai Nobel-díjat Saul Perlmutter, Adam G. Riess és Brian P. Schmidt.)
A táguló Univerzum 3D grafikája, a tágulás idősíkjában
Ugyanakkor a legizgalmasabb kérdés, leegyszerűsítve az, hogy valójában milyen folyamatok is játszódtak le felfoghatatlanul rövid idő alatt az ősrobbanáskor, ma még túlnyomórészt megválaszolatlanok. Az ehhez szükséges átfogó kvantumgravitációs elmélet kidolgozásával még adós a tudomány.
