A Southern Methodist University (SMU) és más intézmények együttműködésével készült tanulmányt az arXiv preprint szerveren tették közzé. A kutatás azt vizsgálta, hogy szükséges-e frissíteni a fizika alapfogalmait. Az SMU kiemelt szerepet játszott a folyamatban, mivel fejlett számítógépes kapacitásaival többféle forgatókönyvet vizsgáltak meg, amelyek magyarázattal szolgálhatnak az univerzum kialakulásával kapcsolatos legutóbbi, meglepő eredményekre – írja a sajtóközlemény.

“A Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) adatai a legpontosabbak, amelyeket valaha láttunk, és ezek valami váratlanra utalnak.”

– mondta Joel Meyers, az SMU fizika tanszékének docense és a tanulmány társszerzője. Szerinte mindenképp meg kell vizsgálni, mi okozhatja ezeket a meglepő adatokat.

A DESI elkészítette az univerzum eddigi legrészletesebb 3D-s térképét, a mérései pedig lehetővé tették a kozmológusok számára a neutrínók abszolút tömegének meghatározását. Ezek az apró, mégis nagy számban előforduló szubatomi részecskék régóta ismertek arról, hogy befolyásolják a nagyléptékű kozmikus struktúrák, például a galaxishalmazok növekedését. A tudósok eddig azonban úgy hitték, hogy a neutrínók nagy tömege akadályozza az anyag sűrűsödését az univerzum 13,8 milliárd éves története során. A DESI megfigyelései azonban épp ezen elképzelés mögé biggyesztenek egy hatalmas kérdőjelet. Mint Meyers magyarázta:

“Ahelyett, hogy az anyagcsoportosodás csökkenését mutatnák, az adatok épp ellenkezőleg, fokozott klaszterezést jeleznek, ami arra utal, hogy a világegyetem jobban összeállt, mint vártuk.”

Ez a meglepő eredmény felveti annak a lehetőségét is, hogy új fizikai elméletekre van szükség, amelyek túlmutathatnak a részecskefizika jelenlegi standard modelljén. Noha ez az elmélet szolgált a világegyetem értelmezésének alapjául, az ehhez hasonló felfedezések, valamint a kozmológiai jelenlegi legnagyobb kihívása, a “Hubble-feszültség” is arra utalnak, hogy tudásunkban hiányosságok lehetnek.

A Hubble-feszültség egy olyan kozmológiai probléma, amely az univerzum tágulásának sebességével kapcsolatos. Két különböző módszerrel mérve ugyanis eltérő eredményeket kapnak a tudósok:

Első módszer: A közeli galaxisok megfigyelése alapján közvetlenül mérik a tágulás sebességét, amit Hubble-állandónak neveznek. Ez a módszer nagyjából 73 km/s/Mpc értéket ad. (Ez azt jelenti, hogy minden egyes megaparszeknyi távolságonként az univerzum 73 km/s sebességgel tágul.)

Második módszer: Az univerzum korai időszakáról, például a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásból származó adatokkal számítják ki a tágulás sebességét. Ez a módszer viszont kisebb, körülbelül 67 km/s/Mpc értéket ad.

A két mérés között lévő eltérés a Hubble-feszültség. Ez a különbség jelenleg megmagyarázhatatlan.

Meyers és kollégái számos lehetőséget vizsgáltak meg, a mérési hibáktól kezdve a jelenlegi fizikai modellek módosításáig. Bár évekbe telhet, mire megerősítik, melyik elmélet a helyes, ez a tanulmány legalább megalapozhatja a terület jövőbeli kutatásait.

(Kép: NASA/JPL-Caltech/SSC)