Léteztek fekete lyukak az ősrobbanás előtt is?
(2026 április)
Meglepő elmélettel álltak elő a kutatók: elképzelhető, hogy ma is jelen vannak az univerzumban olyan fekete lyukak, melyek már az ősrobbanás előtt léteztek, így a világegyetem nem feltétlenül egyetlen robbanással kezdődött (https://www.origo.hu/tudomany/2026/04/fekete-lyukak-letezhettek-az-osrobbanas-elott-is). Egy új modell alapján az univerzum egy korábbi összehúzódási fázisból „pattanhatott vissza”, és az átmenetben egyes ősi fekete lyukak is túlélhették a folyamatot. Kutatók új elképzelése a sötét anyag eredetére: vannak ősi fekete lyukak, melyek még az Ősrobbanás előttről valók, egy azt megelőző univerzumból.
A jelenleg elfogadott elmélet szerint az univerzum mintegy 13,8 milliárd évvel ezelőtt keletkezett egy sűrű, forró pontból (szingularitásból), és azóta is tágul. Az elmélet jól magyarázza a kozmikus háttérsugárzást és a galaxisok egyenletes eloszlását. De számos kérdés továbbra is nyitott: nem tudjuk, mi indította el az ősrobbanást, mi okozta az univerzum gyors korai tágulását, és hogy miből áll az úgynevezett sötét anyag. A kutatók ezért más modelleket is vizsgálnak, köztük az úgynevezett „kozmikus visszapattanás” elméletét, ami egy univerzum, amely összehúzódik, majd ismételten kitágul.
A visszapattanásos modell szerint az univerzum nem egyetlen pontból született, hanem egy (vagy több) korábbi, összehúzódó állapotból ment át tágulásba. Lényeges, hogy ekkor a folyamatban nem alakul ki végtelen sűrűségű szingularitás, mert a kvantumhatások megakadályozzák az anyag végtelen összepréselődését. A kvantum „korlát, ellenállás” már ismert más extrém objektumoknál, például neutroncsillagoknál. A kutatók szerint hasonló mechanizmus működhetett kozmikus léptékben is, amely megállította az összeomlást, majd újraindította a tágulást.
A párhuzamos, egymás mellett létező ősrobbanások, univerzumok elméletét nem zárja ki semmi. A kozmológia elmélete megengedi, sőt, néha meg is követeli több ősrobbanás és párhuzamos univerzum létezését. Bár jelenleg nem tudjuk őket közvetlenül megfigyelni vagy szétválasztani, matematikailag és fizikailag több modell is alátámasztja ezt az elképzelést. A tágulási folyamat nem mindenhol állt le; ahol leállt, ott egy-egy "buborék-univerzum" (mint a miénk) jött létre saját ősrobbanással. A kvantummechanika sokvilág-értelmezése szerint minden eseménynél új univerzumok ágaznak el. Mindig az gondoltuk, hogy az ember, a mi civilizációnk, a mi Napunk, a mi galaxisunk az egyetlen, aztán kiderül...
Az űr tágulásáért felelős inflációs mező energiája elméletileg végtelen számú ősrobbanást képes generálni a téridő különböző pontjain. A modell egyik következménye, hogy egyes objektumok – köztük fekete lyukak is – túlélhették az Ősrobbanásokat. A számítások szerint a kellően nagy, nagyjából 90 méternél nagyobb kompakt objektumok képesek lehettek „átjutni” a két fázis között. A túlélő fekete lyukak a mai univerzumban is jelen lehetnek, és befolyásolhatják a galaxisok kialakulását. Sőt, a sötét anyag jelentős részét is alkothatják, amely jelenlegi tudásunk szerint az univerzum tömegének nagy részét adja.
Miért fontos ez a felfedezés? Az elmélet segíthet megmagyarázni azt is, hogy miért jelentek meg rendkívül nagy tömegű fekete lyukak már az univerzum korai szakaszában. A James Webb Space Telescope megfigyelései olyan objektumokat mutattak ki, amelyek túl gyorsan fejlődtek ki, így nem illenek a hagyományos elméletbe. Ha azonban a fekete lyukak egy része már az „újrakezdés” pillanatában létezett, akkor nem kellett a nulláról felépülniük, ami jelentősen felgyorsíthatta a galaxisok kialakulását. A kutatók szerint a gravitációs hullámok vagy a kozmikus háttérsugárzás finom mintázatai segíthetnek a jövőben eldönteni, hogy valóban léteznek-e? Ha igen, az alapjaiban írhatja át a világegyetem eredetéről alkotott képünket - írja a Science News.
Minden eddiginél pontosabb tágulási sebességmérést végeztek a világűr Ősrobbanás utáni tágulásáról, ám az eredmények csak tovább mélyítik a csillagászat egyik legnagyobb rejtélyét. Az ellentmondás az úgynevezett Hubble-feszültség. A tudósok két módszert alkalmaznak a világegyetem tágulási sebességének meghatározására. Az egyik a közeli égitestek távolságát méri, a másik pedig a korai univerzum állapotát elemzi a mikrohullámú háttérsugárzás segítségével. Elméletben a két útnak azonos eredményt kéne adnia, azonban jelentősen eltérnek egymástól. Ez a jelenség a Hubble-feszültség, melynek létezését ma már számos független vizsgálat igazolja – írja a SciTech Daily.
A H0DN Nemzetközi Együttműködés több évtizednyi adatot gyúrt egyetlen, egységes rendszerbe. A cél a tágulás ütemének pontosítása volt, az eredmény pedig 73,50 km/s/Mpc (kilométer per másodperc per megaparszek, amegaparszekis távolságmérték) lett. A mérés pontossága jó, a hibahatár egy százalék körüli.
De a korai világmindenségen alapuló modellek jóval lassabb, 67 és 68 közötti értéket jósoltak. A különbség pedig túl nagy ahhoz, hogy egyszerű véletlen legyen. A kutatók egy komplett távolsághálót hoztak létre, amiben különféle égitestek, változócsillagok és szupernóvák adatai szerepelnek. A rendszer lehetővé teszi a többszörös ellenőrzést: bármelyik elemet is hagyták ki a számításból, és a végeredmény változatlan maradt, ami igazolja, hogy a tágulás mért üteme hiteles, és nem egy rejtett mérési hiba áll a háttérben.
A 73,50 km/s/Mpc érték túlmutat a puszta számításokon. A régi, kisebb tágulási érték ugyanis a standard modellen alapul, amely a világ fejlődését írja le az ősrobbanás óta. Az ellentmondás továbbra is fennáll, és azt jelentheti, hogy a kozmológia mai alapkövei hiányosak.* Lehetséges, hogy nem értjük pontosan a sötét energiát, vagy ismeretlen részecskék és erők is befolyásolják a folyamatokat (https://www.origo.hu/tudomany/2026/04/hubble-feszultseg-vilagegyetem-tagulasa). A régi elmélet, hogy az ősrobbanás nem az egyedüli kezdet, hanem egy korábbi univerzum(ok) összeomlását követő újabb tágulási fázis (Big Bounce), ismét előtérbe kerülhet, vagy a több, párhuzamosan létező "ősrobbanás" .
*
A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásból (CMB) a tágulás sebességét, azaz a Hubble-állandót az égbolton látható apró hőmérséklet-ingadozások statisztikai elemzésével számítják ki.
A háttérsugárzás oszcillációinak szerepe
• Korai univerzum: A forró plazmában a gravitáció összehúzni, a sugárnyomás pedig szétnyomni próbálta az anyagot, ami oszcillációkat hozott létre.
• Amikor az Univerzum 380 000 éves korában átlátszóvá vált, ezek az oszcillációk „belefagytak” a háttérsugárzásba.
• Standard vonalzó: A legnagyobb ilyen hullám mérete (az úgynevezett horizont) pontosan kiszámítható a fizikai törvények alapján. A számítás menete:
• Mérés: A csillagászok megmérik, mekkora szög alatt látszanak ezek a mintázatok az égen (például a Planck-űrtávcső adataiból).
• A horizont elméleti méretét összevetik a mért látszólagos szögmérettel. Mivel a fénynek milliárd évekig kellett utaznia a táguló térben, hogy elérjen hozzánk, a szögméret közvetlenül megadja, mennyire tágult ki az Univerzum útközben, és milyen gyorsan teszi ezt ma.
A háttérsugárzás oszcillációinak szerepe
• Korai univerzum: A forró plazmában a gravitáció összehúzni, a sugárnyomás pedig szétnyomni próbálta az anyagot, ami oszcillációkat hozott létre.
• Amikor az Univerzum 380 000 éves korában átlátszóvá vált, ezek az oszcillációk „belefagytak” a háttérsugárzásba.
• Standard vonalzó: A legnagyobb ilyen hullám mérete (az úgynevezett horizont) pontosan kiszámítható a fizikai törvények alapján. A számítás menete:
• Mérés: A csillagászok megmérik, mekkora szög alatt látszanak ezek a mintázatok az égen (például a Planck-űrtávcső adataiból).
• A horizont elméleti méretét összevetik a mért látszólagos szögmérettel. Mivel a fénynek milliárd évekig kellett utaznia a táguló térben, hogy elérjen hozzánk, a szögméret közvetlenül megadja, mennyire tágult ki az Univerzum útközben, és milyen gyorsan teszi ezt ma.
Mi a különbség a CMB és a vöröseltolódásos mérések között? A fő különbség a mérés irányában és az időpontban rejlik: a CMB a múltból indulva jósolja meg a jelent, míg a vöröseltolódásos mérések a jelenből néznek vissza a múltba.
1. Kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás (CMB)
Ez egy „alulról felfelé” építkező módszer, amely az Univerzum régi állapotát vizsgálja.
• Időpont: Az Ősrobbanás utáni 380 000. évet méri.
• Módszer: A korai Univerzum fizikai modelljét (ΛCDM modell lehet pontatlan?) használja. A CMB-ben látható mintázatok alapján kiszámolják, hogyan kellene az Univerzumnak tágulnia ma.
• Hatótáv: A teljes megfigyelhető Univerzum globális tulajdonságait tükrözi.
• Eredmény: alacsonyabb értéket ad a Hubble-állandóra
2. Vöröseltolódásos mérések (Kozmikus távolságlétra)
Ez egy „felülről lefelé” építkező, közvetlen megfigyelésen alapuló módszer.
• Időpont: A „közeli” múltat és a jelenlegi állapotot méri (csillagok, galaxisok).
• Módszer: Standard gyertyákat (pl. Cefeida változócsillagokat) és szupernóvákat használ. Megmérik ezek távolságát és a fényük vöröseltolódását (sebességét).
• Hatótáv: Lokális mérés, amely a környező galaxisok mozgására támaszkodik.
• Eredmény: magasabb értéket ad a Hubble-állandóra
• Időpont: Az Ősrobbanás utáni 380 000. évet méri.
• Módszer: A korai Univerzum fizikai modelljét (ΛCDM modell lehet pontatlan?) használja. A CMB-ben látható mintázatok alapján kiszámolják, hogyan kellene az Univerzumnak tágulnia ma.
• Hatótáv: A teljes megfigyelhető Univerzum globális tulajdonságait tükrözi.
• Eredmény: alacsonyabb értéket ad a Hubble-állandóra
2. Vöröseltolódásos mérések (Kozmikus távolságlétra)
Ez egy „felülről lefelé” építkező, közvetlen megfigyelésen alapuló módszer.
• Időpont: A „közeli” múltat és a jelenlegi állapotot méri (csillagok, galaxisok).
• Módszer: Standard gyertyákat (pl. Cefeida változócsillagokat) és szupernóvákat használ. Megmérik ezek távolságát és a fényük vöröseltolódását (sebességét).
• Hatótáv: Lokális mérés, amely a környező galaxisok mozgására támaszkodik.
• Eredmény: magasabb értéket ad a Hubble-állandóra
Hubble-feszültség: A két módszer közötti különbség nem mérési hiba, hanem statisztikailag jelentős eltérés. Tehát valami hiányzik a jelenlegi fizikai modellünkből – például a sötét energia viselkedése vagy egy eddig ismeretlen részecske, vagy a ΛCDM modell lehet pontatlan. A Hubble-feszültség feloldására számos új és izgalmas elmélet született. Mivel a CMB mérései rendkívül pontosak, a fizikusok szerint nem a mérésekben van a hiba, hanem a ΛCDM (standard) modell kiegészítésre szorul.
1. Korai Sötét Energia (Early Dark Energy - EDE)
• Lényege: Az Ősrobbanás után, de még a CMB kialakulása előtt létezett egy rövid ideig tartó sötét energia-lökés.
• Ez a „plusz energia” felgyorsította a tágulást a korai szakaszban, így a CMB-ből számolt érték közelebb kerülne a ma mért 73-as értékhez.
•Ez az energia később magától „eltűnt” vagy elhanyagolhatóvá vált.
2. Kölcsönható Sötét Anyag
• Lehet, hogy a sötét anyag nem teljesen tétlen, hanem kölcsönhatásba léphet a sugárzással vagy a sötét energiával.
• Ha a sötét anyag gyengén ütközik/kölcsönhat más részecskékkel, az megváltoztatja a korai univerzum akusztikus oszcillációinak méretét, ami korrigálná a számított Hubble-értéket.
3. Módosított gravitáció
Amennyiben Einstein általános relativitáselmélete nem tökéletes kozmikus léptékben.
Lehetséges, hogy a gravitáció ereje az időben változik. Ha a múltban gyengébb vagy erősebb volt, az alapjaiban írná át, hogyan következtetünk a távolságokra a CMB alapján.
4. Új egzotikus részecskék
„Sötét sugárzás” jelenléte (pl. steril neutrínók).
Ha több sugárzás volt jelen a korai univerzumban, az gyorsabb tágulást kényszerített ki, ami megváltoztatja a hanghorizont méretét, és eltolja a CMB-ből kapott eredményt a magasabb érték felé.
• Lényege: Az Ősrobbanás után, de még a CMB kialakulása előtt létezett egy rövid ideig tartó sötét energia-lökés.
• Ez a „plusz energia” felgyorsította a tágulást a korai szakaszban, így a CMB-ből számolt érték közelebb kerülne a ma mért 73-as értékhez.
•Ez az energia később magától „eltűnt” vagy elhanyagolhatóvá vált.
2. Kölcsönható Sötét Anyag
• Lehet, hogy a sötét anyag nem teljesen tétlen, hanem kölcsönhatásba léphet a sugárzással vagy a sötét energiával.
• Ha a sötét anyag gyengén ütközik/kölcsönhat más részecskékkel, az megváltoztatja a korai univerzum akusztikus oszcillációinak méretét, ami korrigálná a számított Hubble-értéket.
3. Módosított gravitáció
Amennyiben Einstein általános relativitáselmélete nem tökéletes kozmikus léptékben.
Lehetséges, hogy a gravitáció ereje az időben változik. Ha a múltban gyengébb vagy erősebb volt, az alapjaiban írná át, hogyan következtetünk a távolságokra a CMB alapján.
4. Új egzotikus részecskék
„Sötét sugárzás” jelenléte (pl. steril neutrínók).
Ha több sugárzás volt jelen a korai univerzumban, az gyorsabb tágulást kényszerített ki, ami megváltoztatja a hanghorizont méretét, és eltolja a CMB-ből kapott eredményt a magasabb érték felé.
Mai helyzet: a James Webb űrtávcső legfrissebb mérései megerősítették a 73-as értéket (a távolságlétrát), így a ΛCDM modellt kell megváltoztatni. A fő kérdés, hogy a korai univerzum fizikáját értettük félre (CMB), vagy a sötét energia működik bonyolultabban, mint hittük?