Régóta foglalkoztatja a csillagászokat az univerzum mérete. A korábbi válaszok „a valamivel nagyobb, mint az ismert világegyetem” valamint a „végtelen” között szóródtak. Most az amerikai Montana Állami Egyetem fizikusai konkrétabb válasszal álltak elő: számításaik szerint legalább 78 milliárd fényév széles.
A Világegyetem geometriájának meghatározásához a csillagászoknak a legtávolabbi objektumokra kell összpontosítaniuk figyelmüket. Ismert, hogy térben kitekintve az időben is visszafelé nézünk. Ezt az igényt képes kielégíteni a NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) műholdja. A Földtől 1,5 millió kilométerre keringő szonda azokba a mélységekbe tud visszatekinteni, amikor az univerzum csupán 380 ezer éves volt. A szonda méri az ősrobbanást követő, mindent átható zajt, a kozmikus háttérsugárzást. Roppant érzékeny, a háttérsugárzás nüansznyi, 20 milliomod fokos eltéréseit is képes kimutatni.
Le kell számolni a kisméretű univerzum gondolatával
Az univerzum méreteivel több korábbi kutatás is foglalkozott már: volt amelyik relatíve kicsinek és önmagát körülfogónak, beburkolónak írta le, és volt amelyik gömbszerűen görbülőnek (focilabda alakúnak) vélte. A számítások szerint egy gömbszerű univerzum átmérője nem haladná meg a 60 milliárd fényévet, így Neil Cornish, a Montana Állami Egyetem fizikusa és kutatócsoportja elvetette ezt az elméletet, csakúgy, mint az összes, kisméretű univerzumról szóló teóriát – számol be a Nature internetes oldala.
Vizsgálták viszont egy önmaga körül körbehajló, görbülő univerzum lehetőségét. Ezt úgy kell elképzelnünk, mintha egy számítógépes játékban a képernyő egyik szélén eltünő karakter hirtelen felbukkanna a másik szélen. Ha ilyen lenne a világegyetem, akkor egy-egy távoli objektum fénye több úton is elérhetne hozzánk. Olyan ez, mintha az Északi-sarkról a Déli-sarkra utaznánk, amihez számtalan egyenes utat választhatunk annak köszönhetően, hogy bolygónk felszíne görbült.
Az amerikai fizikuscsoport a WMAP mikrohullámú sugárzási mintáit ebből a szempontból vizsgálva úgy találta, nem valószínű, hogy a világegyetem önmaga körül körbehajlik. Számításaik szerint a világegyetem szélessége meghaladja a 78 milliárd fényévet, sőt a kutatók a WMAP további adatgyűjtései alapján elképzelhetőnek tartják, hogy hamarosan 90 milliárd fényévre kell kitolni az univerzum minimális szélességét.
Annyi biztos, hogy az ismert világegyetem ennek csak töredéke. A belátható univerzum körülbelül 28 milliárd fényév, és hozzávetőlegesen 125 milliárd galaxis népesíti be.
Egymilliárd évvel idősebb lehet a világegyetem
A Luna-kísérletben (Laboratory for Underground Nuclear astrophysics) résztvevő olasz és német fizikusok a világegyetem korával kapcsolatban jutottak fontos megállapításra. Úgy vélik, hogy a csillagokon belüli egyes nukleáris reakciók a korábban feltételezettnél sokkal lassabban zajlanak le, következésképpen a csillagok, a galaxisok idősebbek, s az univerzum is idősebb lehet, mint ahogy azt eddig gondolták a csillagászok.
A Luna célja a csillagokon belüli folyamatok modellezése, a reakciók sebességének mérése. A Napban zajló legfőbb fúzió hatására négy hidrogén atommag (proton) két hélium atommaggá – két protonná és két neutronná – áll össze, miközben óriási energia keletkezik.
Van azonban egy másik reakció is, amely hozzájárul a Nap energiatermeléséhez, igaz, jóval szerényebb arányban, mint a proton-proton reakció – ez a szén-nitrogén-oxigén ciklus. A Luna kutatók nitrogén atommagot protonnal ütköztetnek, amelynek eredményeképpen oxigén atommag keletkezik, és némi energia is felszabadul.
A nitrogén atommag és a proton fúziója relatíve alacsony energiaszinten zajlik, a reakció nagyon lassú folyamat. (Tegyük hozzá, hogy bolygónk szerencséjére, hiszen ha ez a fúzió gyorsabban zajlana, a Nap rövid idő alatt elégetné teljes „tüzelőanyagát”, és a földi élet lehetősége megszűnne.) A csillagászok a folyamatot az olaszországi Gran Sasso hegy gyomrában található föld alatti laboratóriumban tanulmányozzák.
Fele energia
Az eddigi eredmények szerint a szén-nitrogén-oxigén ciklus sebessége az eddig feltételezettnek kevesebb mint a fele. Ez azt jelenti, hogy a szén-nitrogén-oxigén ciklus a korábban feltételezettől eltérően a Nap energiatermelésének 1,6 százaléka helyett csak 0,8 százalékát adja.
Az eredmények tükrében újra kell gondolni a világegyetem korát is. A gömbalakú csillaghalmazokat alkotó legősibb csillagok korát ugyanis az általuk kibocsátott fényspektrum alapján határozzák meg, adott szén-nitrogén-oxigén ciklus sebességet alapul véve. Ha ez lassabb, mint ahogy azt korábban feltételezték, a gömbalakú csillaghalmazok korát újra kell kalkulálni. A kutatók számításai szerint a világegyetem az eddig feltételezett 13 milliárd év helyett 14 milliárd éves lehet.
A kísérletről a Physics Letters B fizikai szaklap internetes oldala számol be.
