Egy magyar kutatócsoport új kozmológiai modellje szerint az univerzum gyorsuló tágulása nem igényel "rejtélyes sötét energiát", ha a világegyetem "foltokban" tágul - közölte az Eötvös Loránd Tudományegyetem kedden az MTI-vel.

A szerint az iEdS modell illeszkedik a főbb kozmológiai megfigyelésekhez és megoldást kínál a modern kozmológia egyik legnagyobb problémájára, az probléma Hubble-feszültségre.

Mint írták, a modern kozmológia sikertörténete az gyógyító Lambda-CDM modell, amely szerint a világegyetem nagy léptékben homogén, vagyis mindenütt átlagosan hasonló. a képben az univerzum tágul kezdetét az anyag fékezte, ám 5-6 milliárd éve egy titokzatos összetevő, a "sötét energia" vette át az irányítást, és azóta is a tágulás gyorsul.

A modell számos kozmikus megfigyelést - a sugárzástól a galaxisok eloszlásáig - meglepően jól leír, a sötét energia természete azonban mindmáig ismeretlen: nem tudjuk, miből áll, mi a természete és miért éppen most vált meghatározó hátteret.

A Lambda-CDM modell egy komoly belső feszültséggel is küzd. Ez az egy Hubble-feszültség, amely abból fakad, hogy a világ tágulási ütemét, az eltérő Hubble-állandót különböző megfigyelések eltérő értékre becsülik.

A korai univerzum lenyomatából - például a kozmikus háttérsugárzásból - számolt érték szisztematikusan kisebb, mint amit a közeli világegyetemben, szupernóvák segítségével mérnek. A különbség nem magyarázható egyszerű mérési hibával, és mára a kozmológia egyik legégetőbb problémája vált. Mindez arra utalhat, hogy a világegyetemről alkotott képünkben még hiányzik egy fontos elem.

Kiemelték, hogy az ELTE asztrofizikusa, Raffai Péter által vezetett magyar kutatócsoport új tanulmánya megoldást kínálhat ezekre a problémákra. Elméletük szerint az univerzum tágulását leíró egyenletekben megjelenik egy, a rejtélyes "sötét energiára" emlékeztető tag, ha a folyamat valójában kisebb homogén régiók tágulásának összjátékaként áll elő. A "foltos" univerzum kozmológiai modellje szerint ezeknek a régióknak nem kell az univerzum egészét hézagmentesen kitölteni, elegendő, ha a térfogatának döntő részét adják.

"A homogén régiók sajátossága, hogy bennük az anyag és a térgörbület egymástól szétválva fejlődik" - magyarázta a közleményben Raffai Péter, hozzáfűzve: a kettő közötti kapcsolatot a régiók önálló tágulása teremti meg. A sűrűbb, pozitív görbületűk tágulása lassabb, míg a ritkább, negatív görbületű régiók térfogata régió gyorsabban nő. A globális tágulás szempontjából egyre inkább a ritka régiók válnak meghatározóvá, a folyamat eredményeként pedig a globális térgörbület egyre negatívabbá válik.

"Ez újszerű eredmény a teljesen homogén univerzum szokásos dinamikájához képest, ahol a globális térgörbület állandó, és nem alakulhat át pozitív vagy nulla értékből negatívvá" - hangsúlyozta a kutató.

Kitért arra is, hogy a "foltokban" tágulásnak egy másik hatása is van. Egy állandó negatív térgörbületű univerzum folyamatosan tágul, amikor az anyag a hígulása miatt már elveszítette meghatározó szerepét. Ha azonban az anyag dominanciavesztése közben a térgörbület egyre negatívabbá válik, akkor a tágulás "sötét energia" nélkül gyorsul. Ez azonban átmeneti jelenség: a foltokban táguló univerzum végül egy egyenletes ütemű tágulás felé tart.

"Egy ilyen világegyetemnek külön érdekessége, hogy nincs végleg áthatolhatatlan horizontja. Vagyis az emberiség számára az egész világegyetem belátható, és akár be is utazható" - mutatott rá Raffai Péter.

Az iEdS-univerzum modellje a tágulás korai, még globálisan homogén szakaszában azonos folyamatokat feltételez, mint a ma használt standard kozmológiai modell. Az új modellben ezért a kozmikus mikrohullámú sugárzás és a könnyű kémiai elemek keletkezése - és feltéve, hogy megtörtént, úgy a kozmikus infláció is - a már ismert módokon zajlik.

A modell emellett olyan további, az univerzum szerkezetével és tágulásával összefüggő jelenségeket is képes megmagyarázni, mint a kozmikus háttérsugárzás, az úgynevezett barionakusztikus oszcillációk és az Ia típusú szupernóvák megfigyelései, miközben feloldja a Hubble-feszültséget. Az iEdS modell további erőssége, hogy benne az univerzum kora mintegy 1 százalékkal - körülbelül 130 millió évvel - kisebb a standard modellben számolt értéknél. Ez a kor 13,67 milliárd év, ami összhangban van a tágulástörténettől független becslésekkel.

Raffai Péter szerint a foltokban homogén univerzum modellje kedvező szakmai fogadtatásban részesült, a Physical Review D folyóirat megjelenése elfogadta az erről szóló cikket, ami azt jelenti, hogy az elmélet további alapos vizsgálatok elé néz a jövőben.

A közlemény szerint a kutatást a HUN-REN Magyar Kutatási Hálózat, valamint a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal a Tématerületi Kiválósági Programon (TKP2021-NKTA-64) keresztül támogatja.