Nagy-nagy kérdések

Mark Thompson csillagász közérthetően elmagyarázza, mit tudunk – és mit nem – néhány igazán nagy dologról a világűrben

Kapcsolódó cikkek

Miért forróbb a Nap külső burka, mint a felszíne?
Bár a Nap a Naprendszer egyik legtöbbet kutatott égitestje, még mindig számos rejtélye van, például az, hogy mitől olyan forró a külső légköre, azaz a koronája.

A Nap látható felszíne, a fotoszféra nagyjából 5800 °C-os. Ezt veszi körül a légköre, a kromoszféra, ahol a hőmérséklet 4000 és 25 000 °C között van. Az ezt övező koronában azonban ugrásszerűen erősödik a forróság, egészen 3 millió Celsius-fokig! Lennie kell tehát valamilyen ismeretlen mechanizmusnak, amely úgy fűti fel ezt a réteget, hogy a kromoszférát nem melegíti.

A mai elméletek szerint a Napból nem egyszerű hőátadás, hanem valamiféle speciális hullám szállítja ide az energiát. 2018 után remélhetőleg közelebb kerülünk az igazsághoz – ekkor tervezik elindítani a NASA Solar Probe Plus nevű szondáját. A küldetés során minden eddigi napszondánál közelebb kerül a Naphoz, s a kutatók bíznak benne, hogy megfejtést talál egy sor titokra.

Hogyan forrósodik fel ennyire a korona? Igen érdekes kérdés nemcsak az űrkutatással foglalkozó szakemberek, de a mérnökök és más tudósok számára is, hiszen a válasz talán újfajta fűtési és energiaátviteli rendszerek kifejlesztését teszi majd lehetővé itt, a Földön.

Mi történik a naprendszer peremén?
A Nap körül sok ezer égitest kering, köztük számos a Plútóhoz hasonló kisbolygó. Ezek jelentős része a Naptól 4,5–7,5 milliárd kilométernyire, a Neptunusz pályáján kívül elhelyezkedő, Kuiper-öv néven ismert övezetben található.

Azt hihetnénk, a Naptól való távolság növekedésével fokozatosan ritkulnak az égitestek, de úgy tűnik, hogy a Kuiper-szirtnek nevezett ponton túl szinte teljesen eltűnnek. Ezt talán egy még felfedezetlen bolygó gravitációja okozza – csakhogy a Naptól ilyen nagy távolságban lévő bolygó egyetlen keringése is sok száz évig tartana, így nem valószínű, hogy egymagában képes lenne ennyire „tisztán tartani” az övet. Lehetséges például, hogy a Naprendszer peremén több, nagyjából Föld nagyságú égitest kering, és ezek felelősek a jelenségért.

Mindez egyelőre elmélet csupán, de az egyre nagyobb teljesítményű teleszkópokkal – például a 2018-ban felbocsátandó James Webb-bel – sokkal jobban kell majd látnunk a Naprendszer külső régióit, így talán fény derül majd a Kuiper-szirt titkára is.

Hogyan hat az űrben a gravitáció?
A gravitáció a világegyetem működését meghatározó négy alapvető erő egyike. A különbség közte és a másik három erő – az elektromágnesesség, az erős nukleáris kölcsönhatás (amely egyben tartja az atommagokat alkotó protonokat és neutronokat) és a gyenge nukleáris kölcsönhatás (amely az atomok egyes változásáért és bomlásáért felel) – között az, hogy a gravitáció hatása az űrben óriási távolságokból is érvényesül. Ez az erő tartja a Földet Nap körüli pályán, sőt köti össze a galaxisunkat alkotó csillagokat is.

A gravitáció hatásának modellezéséhez képzeljen el egy óriási gumilapot, amelyre egy tekegolyót tettek, mire az benyomódik a golyó alatt. A gravitáció hasonló mélyedést okoz a téridő szövetén, amely a tárgy méretétől függ. Ha ezt a hasonlatot kombináljuk a tömegvonzás newtoni definíciójával (= két tárgy közötti kölcsönhatás, amely a tömegüktől és a távolságuktól függ), könnyű belátni, hogy minél nagyobb a távolság két égitest között, annál kisebb a köztük ható gravitációs vonzás.

Ám a tudósok még nem tudják, hogyan terjed az űrben a gravitációs információ. Sokan feltételezik egy graviton nevű részecske létezését, ám erre nincs bizonyíték. Mások szerint, amikor egy tárgy halad át egy feltételezett energiamezőn, a Higgs-mezőn, Higgs-bozonokat (részecskéket) vonz magához, és azok adják a tömegét. Minél többet tudunk meg tehát a Higgs-bozonról, annál többet tudunk majd a világegyetemet összetartó erőről is.

Közelebb vagyunk már ahhoz, hogy Föld-szerű bolygót találjunk?
A csillagászok 1992 óta 1000-nél is több bolygót fedeztek fel más csillagok körül, s ehhez különféle módszereket alkalmaztak. A bolygók által csillagukra gyakorolt igen csekély vonzás észlelése például lehetővé teszi, hogy megbecsüljék a tömegüket. Emellett tudják mérni a csillagok fényerejének csökkenését is a bolygók előttük való áthaladásakor.

Bár ezekkel az eljárásokkal számos, a Jupiterhez hasonló nagyságú és összetételű gázóriást sikerült felfedezni, a kisebb, Föld méretű égitestek kimutatására nemigen alkalmasak. A 2009 márciusában felbocsátott Kepler-űrteleszkóp azonban megváltoztatta a helyzetet, mivel három és fél évig tartó küldetése során mintegy 100 ezer csillagot vizsgált meg Föld-szerű bolygók után kutatva. Több mint kétszázat talált, köztük a mintegy 210 fényévre lévő, aprócska Kepler 37b-t.

A következő években már képesek leszünk adatokat is gyűjteni e bolygók légköréről – ehhez az elektromágneses spektrumukban hordozott információkat kell megfejteni. Könnyen lehet, hogy egész sor olyan bolygót találunk majd, amelyek alkalmasak a földi életre.

Mi az a sötét energia?
Amióta Hubble 1929-ben felfedezte, hogy a világegyetem tágul, a csillagászok szüntelenül annak kiderítésén fáradoznak, hogy ez a tágulás vajon örökké tart majd, vagy egy nap a folyamat megfordul, és az univerzum összeomlik.

Úgy tűnt, a válasz az anyaggal kapcsolatos – minél több van belőle, annál erősebb a gravitáció, amely meg tudja állítani a tágulást. Egészen a legutóbbi időkig azt tartották valószínűnek, hogy a világegyetem tágulása folytatódik, még ha lassabb ütemben is.

Amikor azonban felfedezték, hogy a felrobbanó csillagok fénye gyengébb, mint amilyennek lennie kellene, arra a következtetésre jutottak, hogy az univerzum gyorsabban tágul, mint gondolták. E jelenségre magyarázatot keresve álltak elő a tudósok a sötét energia fogalmával. Úgy vélik, szubatomi részecskék jelennek meg a világban és tűnnek el onnan, s ezek mindegyike apró lökést ad, ami elegendő ahhoz, hogy gyorsítsa a világegyetem növekedését.

Ha majd a Supernova Acceleration Probe – amelynek indítását 2020-ra tervezik – meg tudja fejteni a sötét energia rejtélyeinek egy részét és meg tudja állapítani, milyen gyorsan tágul a világegyetem, akkor talán azt is megtudjuk majd, milyen sors vár a világunkra.

Vote it up
164
Tetszett?Szavazzon rá!