Kozmológiai állandó, sötét energia

A galaxisok tágulásának történetével kapcsolatban két érdekes megfigyelés született, amelyek miatt a CDM modellekhez képest minőségi változtatásokat kellett az elméleti kozmológiában bevezetni. A távoli szupernóvákra alapuló távolságmérés és a vöröseltolódások összevetése alapján úgy tűnik, a világegyetem néhány milliárd éve gyorsulva tágul. Ebből arra lehet következtetni, hogy a Hubble-paraméter nem csökken (mint ahogy a CDM modellek jósolják), hanem éppen növekszik. Úgy tűnik, hogy a nagyon távoli galaxisok között egy, a gravitációs vonzást legyőző taszítás is föllép. Egyelőre nem ismerünk olyan fizikai folyamatot, amely ezt a megfigyelést magyarázná, viszont a taszító tag beírása az egyenletekbe szükséges, hogy meg tudjuk magyarázni a gyorsuló tágulást. Ezt a tagot szokás sötét energiaként emlegetni: energia, mert taszító kölcsönhatást eredményez, és sötét, mert nem látható formában van jelen (sőt, nem is tudjuk, hogy lényegében mit is kellene keresnünk).
A sötét energia létét azonban nemcsak a távoli galaxisok tágulási üteme erősíti meg, hanem a kozmikus háttérsugárzás szerkezete is. A kozmikus háttérsugárzás korszakában a világegyetem még majdnem teljesen homogén állapotú volt, az ezrelék törtrészében mérhető lokális inhomogenitásokkal. A mai tagolt világegyetem (galaxisok, galaxishalmazok stb.) úgy jött létre, hogy a gravitáció hierarchikus egységekké szervezte a lokális inhomogenitásokat, például galaktikus szuperhalmazokká fejlődtek. A probléma ott jelentkezik, hogy a CDM modellben a megfigyelt inhomogenitásokból a galaxishalmazok túl hamar kialakulnak, a struktúrák jóval gyorsabban fejlődnek a matematikai modellben, mint a valódi világegyetemben. Ezért itt is szükséges, hogy fellépjen egy gravitációval ellentétes, taszító erő, amely a struktúrakeletkezés ütemét lassítja.
A mai megfigyelések szerint mind a gyorsuló tágulás, mind a struktúraképződés problémája jól magyarázható, ha föltételezzük, hogy a világegyetem jórészt sötét energiából áll (mintegy 70%-ban), a sötét anyag teszi ki a világegyetem anyagának további 25-26%-át, a barionos anyag pedig mintegy 4-5% részesedéssel van jelen.
A világmodellek viselkedése kissé bonyolultabbá válik a kozmológiai állandó bevezetése után, ugyanis szétválik a tér geometriája és a világegyetem végállapota. Sötét energiás kozmológiai modellben lehetséges nyílt végállapotú, gömbi geometriájú kozmológia is, és szintén lehetséges zárt végállapotú, hiperbolikus térgeometriájú kozmológia. A jövő megfigyeléseinek feladata a mi világegyetemünk megfelelő leírásának kiválasztása ezek közül.

Könyvajánlat