A kozmosz legnagyobb tréfája: Miért esik egybe a világegyetem titokzatos tengelye a Naprendszerünkével?

Épp amikor azt hinnénk, hogy kezdjük kapiskálni a dolgokat, a kozmosznak van egy bosszantó szokása: előszeretettel dob be egy-egy olyan vára...

Épp amikor azt hinnénk, hogy kezdjük kapiskálni a dolgokat, a kozmosznak van egy bosszantó szokása: előszeretettel dob be egy-egy olyan váratlan csavart, ami teljesen felborítja a kényelmes kis világképünket.

Gondoljunk csak a 17. század emberére, aki miután végre elfogadta, hogy egy hatalmas, száguldó kőgolyón él, kénytelen volt azzal is szembesülni, hogy ez a kőgolyó bizony nem a világmindenség abszolút közepe. Vagy ott van a galaxisok közötti tér gyorsuló tágulása, ami szintén alaposan feladta a leckét a modern asztrofizikusoknak.

Úgy tűnik, valahányszor az emberiség büszkén kihúzza magát, mondván, "na, most már mindent értünk", az univerzum csak annyit felel csendben: "fogd meg a söröm". Ez a kozmikus ugratás pedig nem tegnap kezdődött; valójában magával a világegyetem legelső fényével vette kezdetét.

A történet egyik kulcsmozzanata 1964-ig nyúlik vissza, amikor Arno Allan Penzias fizikus és Robert Woodrow Wilson rádiócsillagász egy különös, folyamatos sistergést észlelt a rádióteleszkópjukban. A zaj olyan volt, mint a hangolatlan rádiók statikus moraja, és állandóan jelen volt a háttérben. Penzias és Wilson – teljesen logikusan – először arra gyanakodtak, hogy a hiba a saját készülékükben van. Elvégre a sistergés nem múlt el, akárhová is irányították az antennát az égbolton.

Szisztematikusan kizártak minden földi zavaró tényezőt, sőt még az antenna belsejében fészkelő galambokat is kiebrudalták, majd alaposan letakarították a fészkek nyomait, de a bosszantó zaj makacsul maradt. Mint utólag kiderült, nem a galambok szabotálták a tudományt, hanem egy Nobel-díjat érő felfedezés pottyant a kezükbe.

Bár más csillagászok korábban már hallották és egyszerűen figyelmen kívül hagyták ezt a háttérzajt, Penzias és Wilson rájöttek, hogy valójában a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást (CMB) észlelik. Ez az a halvány, az egész megfigyelhető világegyetemet átható maradványsugárzás, amelyet Ralph Alpher korábban az ősrobbanás elméletének közvetlen bizonyítékaként jósolt meg.

A CMB felfedezése az ősrobbanás-elmélet legfőbb tartópillérévé vált, mivel semmilyen más alternatív kozmológiai modell nem képes ilyen pontosan megmagyarázni a létezését és a tulajdonságait. Ám ahogy az a tudományban lenni szokott, a nagy válaszok csak még nagyobb és szaftosabb rejtélyeket szültek.

A háttérsugárzásból fakadó egyik legfurcsább és legkevésbé kutatott rejtélyt a csillagászok – akik olykor maguk is hajlamosak a teátrális megfogalmazásokra – csak úgy emlegetnek: a "Gonosz Tengelye". Ez a drámai elnevezés egy olyan kozmikus anomáliára utal, amely alapjaiban kérdőjelezi meg a modern fizika egyik legszentebb alapvetését, a kozmológiai elvet.

Ezen elv szerint a világegyetem nagy léptékben izotróp és homogén. Ez leegyszerűsítve azt jelenti, hogy bár lokálisan lehetnek kisebb sűrűségbeli eltérések (hiszen az inflációs időszakban pici egyenetlenségek alakultak ki, amelyekből később a galaxisok lettek), ha kellően messziről nézzük a kozmoszt, annak minden irányban nagyjából ugyanúgy kellene kinéznie.

Ha a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás térképére pillantunk, ez az elv szinte tökéletesen érvényesül is – de csak szinte. Először is ott van a hírhedt "hideg folt", ami önmagában is fejtörést okoz. Aztán ott van a már említett Gonosz Tengelye, amely kisbetűvel írva talán kevésbé hangzik fenyegetően, de a tudósok számára így is felér egy rémálommal.

A kifejezést először egy 2005-ös tudományos publikációban használták, miután a kutatók valami egészen megdöbbentő dolgot vettek észre, amikor a CMB-t a legnagyobb léptékű mintázataira bontották le.

Ha a kozmológiai elv valóban igaz, akkor az ősrobbanás után nagyjából 380 000 évvel keletkezett apró hőmérsékleti ingadozásoknak teljesen véletlenszerűen kellene eloszlaniuk a kozmikus háttérsugárzásban. Egyik irány sem mutathatna semmiféle kitüntetett szerepet vagy mintázatot a többivel szemben.

A NASA COBE és WMAP űrszondáinak mérései alapján a CMB átlagos hőmérséklete szinte mindenhol hajszálpontosan 2,726 Kelvin (körülbelül -270°C), és csupán a fok egymilliomod részét kitevő eltérések mutatkoznak – ezek a pici fluktuációk voltak azok a csírák, amelyekből a mai galaxisok kifejlődtek.

Amikor a csillagászok ezeket a mikroszkopikus hőmérsékleti ingadozásokat elemzik, az égboltot különböző matematikai mintázatokra, úgynevezett multipólusokra osztják fel. A legegyszerűbb a dipólus, amely két félgömbre osztja az eget, míg a kvadrupólus négy, az oktupólus pedig nyolc régióra tagolja azt.

Ha a kozmológiai elv tartja magát, akkor ezeknek a kisebb szegmenseknek a hőmérsékleti eloszlása teljesen kaotikus és rendezetlen képet kellene mutasson. A valóságban azonban nem ezt tapasztaljuk. Több kutatócsoport is arra jutott, hogy a kvadrupólus és az oktupólus preferált tengelyei döbbenetes módon egybeesnek és egyetlen közös irányba rendeződnek. Ez a megdöbbentő egybeesés maga a Gonosz Tengelye.

Ami pedig még inkább alkalmas arra, hogy migrént okozzon az elméleti fizikusoknak, az az, hogy ez a bizonyos tengely kísérteties módon éppen a mi saját Naprendszerünk síkjához igazodik. A tengely "feletti" régiókban a hőmérséklet hajszálnyival magasabbnak, míg az "alatta" lévő területeken kicsivel alacsonyabbnak mutatkozik. És ez az összefüggés makacsul fennmarad még azután is, hogy a kutatók elvégzik a szükséges korrekciókat a Föld, a Naprendszer és a saját galaxisunk mozgásából adódó torzítások kiszűrésére.

Jelenlegi tudásunk szerint egyszerűen semmilyen fizikai ok nincs arra, hogy miért alakulna ki ez a helyzet. Rendkívül arrogáns és valószínűtlen feltételezés lenne azt gondolni, hogy az egész univerzum valamiképpen a mi apró, jelentéktelen Naprendszerünkhöz igazította a kezdeti struktúráit. Éppen ezért a tudósok többsége úgy véli, hogy a jelenség mögött valójában az adatok gyűjtésének vagy feldolgozásának valamilyen rejtett hibája áll.

Egy másik népszerű magyarázat szerint a közelünkben található hatalmas, lokális kozmikus struktúrák torzítják el a méréseket. Ahogy azt már Penzias és Wilson galambos esete is megmutatta, a távoli kozmikus jelek elkülönítése a helyi zavaró tényezőktől rendkívül nehéz feladat.

Bárhogy is legyen, a probléma mindeddig nem tűnt el. Nem tudjuk biztosan, hogy a Gonosz Tengelye valóban létezik-e, vagy csak a mérőműszereink űznek velünk tréfát. Ha a jövőbeni, még pontosabb mérések is megerősítik a tengely létezését, az alapjaiban kényszerítheti ki a kozmológiai modelljeink újragondolását.

Addig is, a Gonosz Tengelye inkább egy bosszantó és izgalmas rejtvény, mintsem olyasmi, ami miatt álmatlanul kellene forgolódnunk az ágyunkban – de tökéletes emlékeztető arra, hogy a világűr még mindig tartogat meglepetéseket a számunkra. (1)

(1) - https://www.iflscience.com/a-mysterious