Az ELTE kutatói, Dr. Raffai Péter asztrofizikus vezetésével új elméletet alkottak a világmindenség természetének leírására, ami a teória szerint akár sötét energia nélkül is működhet, és “nincs végleg áthatolhatatlan horizontja.” Az úgynevezett iEdS (inhomogeneous Einstein–de Sitter) univerzum különlegessége, hogy nem homogén módon, egyenletesen tágul, hanem foltokban, azaz egyes régiókban eltér a tágulás gyorsasága más régiókétól, és összességében ezek a régiók egy olyan kozmoszt eredményeznek, ami nagyjából összhangban áll az általánosan elfogadott Lambda-CDM modellel, de új, fontos komponenseket tesz hozzá a vitatott részletek terén.

A Lambda-CDM (Lambda Hideg Sötét Anyag, ΛCDM) modell az univerzum működését vázoló eddigi legátfogóbb, legpontosabbnak tartott forgatókönyv, aminek lényeges komponense a lambda jelű kozmológiai konstans és a hideg sötét anyag (CDM) - ami a sötét anyag egy korai formája -, emellett tartalmazza a sötét energiát is, ami a világmindenség gyorsuló tágulásáért felel elméletileg. A sötét energia lényegében egy megfoghatatlan összetevőt jelent, amit csak a hatása révén érzékelhetünk - a sötét energia nélkül az univerzum tágulása nem a megfigyelt ütemben zajlana - legalábbis a ΛCDM modell szerint, más, alternatív modellek azonban a misztikus komponens nélkül is találnak magyarázatot a kozmosz működésére.

“Jelenleg a sötét energia csupán az a név, amelyet a csillagászok annak a titokzatos valaminek adtak, ami a világegyetem gyorsuló ütemű tágulását okozza.

A sötét energiát egyesek úgy írják le, mintha negatív nyomásként hatna, amely kifelé tolja a teret. Azonban nem tudjuk, hogy a sötét energiának egyáltalán van-e bármilyen erőhöz hasonló hatása.” - mondja a NASA a kérdéssel kapcsolatban.

De mi van, ha a sötét energia azért olyan titokzatos és tünékeny, mert nem is létezik? Ennek lehetőségét régóta vizsgálják a kutatók, és most az ELTE munkatársainak jóvoltából egy sötét energia nélkül is működőképes elmélet látott napvilágot, ami inkább az előbb említett inhomogenitással magyarázza a sötét energiának tulajdonított jelenségeket.

“Az iEdS elmélet 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’ - szaknyelven inhomogén Einstein-de Sitter, röviden iEdS - univerzum kozmológiai modellje szerint ezeknek a régióknak nem kell az univerzum egészét hézagmentesen kitölteniük, elegendő, ha a térfogatának döntő részét adják.” - írja az ELTE közleménye.

“A homogén régiók sajátossága, hogy bennük az anyag és a térgörbület egymástól szétváltan fejlődhet” - mondta el Raffai Péter - “A kettő közötti kapcsolatot a régiók önálló tágulása teremti meg.”

Ahogy az ELTE magyarázza, a sűrűbb, pozitív görbületű régiók tágulása lassabb, míg a ritkább anyagú, negatív görbületű régiók térfogata gyorsabban nő. A globális tágulás szempontjából, ahogy az össztérfogat mind nagyobb hányadát adják, egyre inkább a ritka régiók válnak meghatározóvá, a folyamat eredményeként pedig a globális térgörbület egyre negatívabbá válik.

“Ez újszerű eredmény a teljesen homogén univerzum megszokott dinamikájához képest, ahol a
globális térgörbület állandó, és nem alakulhat át pozitív vagy nulla értékből negatívvá”

- mondta el Raffai.

Az univerzum inhomogenitását persze a ΛCDM modell is számba veszi, de a helyi eltérések a modell szerint egy nagy méretben homogén világegyetemmé állnak össze.

“A helyi inhomogenitásokat (nagyléptékű szerkezeteket és gravitációs gradienseket) és a mozgásokat általában úgy kezelik, mint zavarokat, amelyek egy egyenletesen táguló háttérben fejlődnek, vagy mint olyan lehetséges tényezőket, amelyek a Friedmann-féle globális dinamikához járulnak hozzá az Einstein-féle téregyenletek nemlineáris jellege miatt, ezt a hatást kozmológiai visszahatásnak (cosmological backreaction) nevezik.” - írják a kutatók a tanulmányban.

A “foltosság” az iEdS univerzumban megmagyarázza a sötét energia nélküli gyorsuló tágulást. Egy állandó negatív térgörbületű univerzum egyenletesen tágul, amikor az anyag a hígulása miatt már elveszítette meghatározó szerepét - mondja az ELTE. Azonban, ha az anyag dominanciavesztése közben a térgörbület egyre negatívabb, akkor a tágulás gyorsul, sötét energia nélkül. A gyorsuló tágulás viszont átmeneti jelenség, a foltokban táguló univerzum szintén egyenletes ütemű tágulás felé tart.

Ami különösen érdekes, hogy egy ilyen világegyetemnek nincs végleg áthatolhatatlan horizontja Raffai elmondása szerint, vagyis

"az emberiség számára az egész világegyetem belátható, és akár be is utazható.”

A kutatók a tanulmányban részletezik az elméletet: “A ΛCDM világegyetemhez hasonlóan egy iEdS-világegyetem is elkerüli mind az összeomlást (Big Crunch), mind a szétszakadást (Big Rip), és aszimptotikusan közelít egy sötét, termodinamikailag befagyott egyensúlyi állapothoz, amelyet Big Freeze-nek neveznek. Ezzel szemben egy örökké gyorsuló táguláson áteső világegyetemben, amilyet a ΛCDM-modell ír le, a maximális ‘együtt mozgó’ távolságok, amelyeket el lehet érni vagy meg lehet figyelni, végesek. Ez nem így van az iEdS modell esetében.” - magyarázzák a szakértők. Az iEdS szerint a horizontok végtelenek, nincsenek elérhetetlen vagy megfigyelhetetlen tartományok a kozmoszban, és az univerzum minden része elvileg felfedezhető, függetlenül attól, hogy a világegyetem mérete véges vagy végtelen.

Az iEdS-univerzum kozmológiai modellje összhangban áll a megfigyelésekkel, a tágulás korai, még globálisan is homogén szakaszában azonos folyamatokat feltételez, mint a Lambda-CDM 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. Az iEdS modell fontos jellemzője ezenfelül, hogy bizonyos, az univerzum szerkezetével és tágulásával összefüggő jelenségeket, például a kozmikus háttérsugárzást, a barionakusztikus oszcillációkat és az Ia típusú szupernóvákat, a Hubble-feszültség nélkül képes megmagyarázni.

Az iEdS modell további erőssége az ELTE leírása szerint, hogy az univerzum kora benne mindössze 1%-kal (130 millió évvel) kisebb a standard modell értékénél. Ez a kor 13,67 milliárd év, ami összhangban van a tágulástörténettől független becslésekkel.

(Fotó: GPT-4o)