MEGOLDÓDHAT A HUBBLE-FESZÜLTSÉG PROBLÉMÁJA EGY MAGYAR TUDÓS ÚJ MODELLJÉVEL?
A Világmindenségben minden forog. Galaxisok, csillagok, bolygók és fekete lyukak egyaránt rendelkeznek forgási (rotációs) mozgással — még ha csak csekély mértékben is. Ennek az az oka, hogy az Univerzum anyagának a szerkezete sosem teljesen szimmetrikus: legyen szó ősködökről, gáz- és porfelhőkről vagy bármely más objektumról, a legkisebb kezdeti aszimmetria is elég ahhoz, hogy szögimpulzus, azaz forgómozgás alakuljon ki. Ezt a forgást ráadásul nem lehet önkényesen megszüntetni, mivel a fizika egyik alapvető megmaradási törvénye, a szögimpulzus-megmaradás elméletben garantálja, hogy ha valami forog, az forgásban is marad - hacsak nem lép fel olyan külső hatás, ami lelassítja vagy módosítja ezt a mozgást. Ám az Univerzum egésze – legalábbis eddig így hittük – nem forog.
A különböző objektumok eltérő irányban forognak, ám ha mindezeket összeszámoljuk, az eredő forgásmennyiség nulla. Most azonban egy új tanulmány – melynek főszerzője egy magyar honfitársunk, Szigeti Balázs Endre (ELTE) – azt állítja: lehet, hogy az Univerzum mégiscsak forog. És ha ez igaz, akkor ez az új nézőpont megoldhatja a modern kozmológia egyik legnagyobb rejtélyét: az úgynevezett Hubble-feszültséget.
A forgó Univerzum elképzelése nem újdonság. Még Albert Einstein is felvetette ennek a lehetőségét, ám az egyik leghíresebb ilyen modell Kurt Gödel nevéhez fűződik. Az 1949-ben publikált Gödel-metrika megoldást kínált Einstein mezőegyenleteire, ám egészen bizarr tulajdonságokkal bírt: két időjellegű dimenziót tartalmazott (nem csak egyet, mint a sztenderd modellek), spontán fénypolarizációt eredményezett, és ami talán a legkülönösebb, zárt időhurkokat, (angolul closed timelike curve, azaz CTC) tartalmazott, amik elviekben lehetővé tennék az időutazást a saját múltunkba. Aki nem tudná, a relativitáselmélet szerint, ha a téridő túl gyorsan forog, zárt időhurkok jöhetnek létre, amikben az okozat megelőzheti az okot - ez a kauzalitás elvsérülés pedig logikailag ellentmondásos. Szóval Gödel elmélete inkább a relativitáselmélet határait feszegette, mintsem a valós Világmindenséget írta le. Megfigyeléseink – például a galaxisok forgási irányának eloszlása vagy a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás (CMB) szimmetriája – eddig mind a nem forgó Univerzumot támasztották alá. Legalábbis a korábbi megfigyelési határok mellett.
A helyzet azonban változik ahogy a mérések egyre pontosabbá váltak, és ezzel együtt egy komoly ellentmondás is felerősödött. A kozmológusok kétféle módszerrel is mérik az Univerzum tágulásának az ütemét, az ún. Hubble-állandót (H₀). Az egyik módszer a CMB fluktuációit vizsgálva 67 km/s/Mpc értéket ad, míg a másik, mely szupernóvákat és Cepheida-típusú változócsillagokat vesz alapul, 73 km/s/Mpc értéket kap. A kettő számadat közötti eltérés nem magyarázható ki egyszerű mérési hibákkal, ezért az ellentmondást Hubble-feszültségnek nevezik. Ez a modern kozmológia egyik legégetőbb problémája.
Szigeti Balázs Endre és kutatócsoportja most egy új megközelítést vet fel: a Gödel-féle extrém modell helyett azt feltételezik, hogy az Univerzum egy egyenletesen forgó folyadékkal van kitöltve – egyfajta kozmikus éterrel, mely nem statikus, hanem örvénylik. Ezen koncepció már önmagában is új fényt vet a sötét energia mibenlétére, hiszen korábban az ilyen típusú (ám nem forgó) "kozmikus fluidumokat" használták annak leírására. A forgás bevezetése viszont úgymond megtekeri a téridőt – hasonlóan ahhoz a térszerkezet sodrás (frame-dragging) jelenséghez, amit már sikerült kimutatni Föld körüli műholdakkal. Ennek a következménye, hogy a tőlünk távolabbi régiókban másként látjuk a tágulást, mint a közelebbiekben. A modell szerint a Hubble-állandó távoli mérései ezért alacsonyabbnak tűnhetnek, mint a közeliek. Pontosan úgy, ahogy azt tapasztaljuk.
A kutatócsoport elfogadja a 73 km/s/Mpc értéket a közeli objektumok alapján mint kiindulási alapot, és kiszámítja, mekkora rotációra lenne szükség ahhoz, hogy ez a távoli megfigyelések során 67 km/s/Mpc értékké "torzuljon". Az eredmény: a kozmikus folyadék forgási sebessége ω ≈ 3,5 radián/milliárd év lenne. Ez a szám azt jelenti, hogy az Univerzum kb. 2 milliárd év alatt "fordulna" (vagy inkább csavarodna) körbe egyszer, amennyiben valóban így forogna – ez egy hihetetlenül lassú kozmikus keringő, ám kozmikus léptékben mégis jelentős. Ez a forgási érték alig marad el attól a küszöbtől, melynél zárt időhurkok keletkeznének, vagyis az Univerzum majdnem olyan gyorsan forog, amilyen gyorsan még anélkül lehet, hogy az idő kauzalitása megsérülne. Ez pedig azt jelenti, hogy az elméleti modell szerint a téridő majdnem annyira csavarodik meg a forgás miatt, hogy az idővonalak visszazáródjanak. Még rövidebben, tehát a számított forgási érték még épp nem elég nagy ahhoz, hogy ilyen időhurkok kialakuljanak, tehát a modell még a fizikai és logikai törvények határain belül marad – de nagyon közel van a határhoz.
Fontos hangsúlyozni, ez egy "behangolt" modell, ami előfeltételezi az önnön igazát, hogy megmutassa, működhet-e. Az ilyen modellek ugyan nem eredendően hamisak, ám nem is tekinthetők végleges megoldásnak. A szerzők maguk is elismerik, hogy további vizsgálatok szükségesek, különösen annak megértéséhez, hogyan befolyásolja a forgás a galaxisok fejlődését és eloszlását az Univerzumban. A következő lépés tehát az, keresni azokat a megfigyelhető jeleket, melyek alapján a forgó kozmikus fluidum elmélet ellenőrizhetővé válik. Mert végső soron csak az számít, mit mond nekünk empirikus módon maga a Világmindenség, legyen bármilyen szédítő is a forgása.
A Szigeti Balázs Endre által vezetett új tanulmány egy friss, mégis fizikai értelemben legitim nézőpontot hoz a modern kozmológiába: egy egyenletesen forgó kozmikus folyadék modellje lehetőséget ad arra, hogy áthidaljuk a Hubble-feszültség paradoxonát. A modell ugyan egyelőre elméleti keretek közt mozog, azonban a számítások szerint épp csak nem lép át abba a régióba, ahol zárt időhurkok és a relativitáselmélet extrém következményei jelennek meg. Ha későbbi mérések megerősítik ezt a hatást, akkor egy magyar kutató lehet az, aki új fejezetet nyit a kozmológia történetében – egy forgó fejezetet.
Forrás: Szigeti Balázs Endre, et al. "Can rotation solve the Hubble Puzzle?" ("Megoldja-e a forgás a Hubble-rejtvényt?") Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 538.4 (2025): 3038-3041