A 67 és 73 közti kozmikus eltéréshez az ősi mágnesesség adhat nyomot

Mintha két pontos óránk határozottan más időt mutatna: a világegyetem tágulási sebességére az egyik legfontosabb módszer körülbelül 67, a másik nagyjából 73 km/s/Mpc értéket ad. A különbség első pillantásra nem tűnik nagynak, statisztikailag mégis jelentős. Ezt a kozmológia Hubble-feszültségnek nevezi.

Egy 2025 decemberében publikált kutatás egy egészen parányi lehetséges szereplőt vizsgált meg: a Nagy Bumm utáni legkorábbi időkből származó, úgynevezett ősi mágneses mezőket. A részletes számítógépes szimulációk alapján ezek a mezők úgy módosíthatták a korai világegyetem fejlődését, hogy enyhíthetik a két mérés közti eltérést. Ez még nem a Hubble-feszültség lezárt megoldása és nem az ősi mágneses mezők közvetlen kimutatása: egy lehetséges modell és a mérések összevetése.

Két út vezet a Hubble-állandóhoz

A Hubble-állandó azt fejezi ki, milyen ütemben tágul a világegyetem. Nevét Edwin Hubble amerikai csillagászról kapta, aki az 1920-as években kimutatta, hogy a távoli galaxisok távolodnak.

Az egyik mérési út közvetett. A kutatók a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás mintázatait vizsgálják: ez a Nagy Bumm halvány utófénye, amely akkor indult szabad útjára, amikor a világegyetem átlátszóvá vált. A Planck űrtávcső által mért apró ingadozásokból, a szokásos kozmológiai modell segítségével körülbelül 67 km/s/Mpc adódik.

A rövidítésben a megaparszek távolságegység: egymillió parszek, vagyis mintegy 3,26 millió fényév. A 67 km/s/Mpc tehát azt jelenti, hogy ekkora távolságonként ennyivel nagyobb a galaxisok távolodási sebessége.

A másik út közvetlenebbül a távoli galaxisok mozgását méri. Ehhez Ia típusú szupernóvákat használnak, amelyek „standard gyertyának” számítanak: ismert a fényességük, ezért a látszó fényességükből következtetni lehet a távolságukra. A közeli galaxisokban lévő cefeida változócsillagok segítenek a skála kalibrálásában. A Hubble- és a James Webb-űrtávcső ilyen megfigyelései körülbelül 73 km/s/Mpc értéket adnak.

Amikor a hidrogén kialakulása szabja meg a kozmikus vonalzót

A kutatók nem azt állítják, hogy a mérési módszerek hibásak. A kérdés inkább az, hiányzik-e valamilyen fizikai folyamat abból a modellből, amellyel a mikrohullámú háttérből a tágulási ütemre következtetnek.

Az ősi mágneses mezők gondolata régi: elképzelhető, hogy a mágnesesség már jóval az első csillagok és galaxisok kialakulása előtt jelen volt. Ez segíthetne megérteni a galaxisokat, galaxishalmazokat, talán még a kozmikus üregeket is átszövő nagy léptékű mágneses mezők eredetét.

A döntő időszak a rekombináció volt. Ekkor egyesültek először az elektronok és protonok semleges hidrogénné, így a korábban átlátszatlan világegyetem átlátszóvá vált. Az ebből a korszakból származó fényt látjuk ma kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásként.

A hipotézis szerint a mágneses mezők a töltött részecskékre hatva kissé csomósabbá tehették az anyagot. A sűrűbb vidékeken az elektronok és protonok könnyebben találkoznak, vagyis gyorsabban képződhet a semleges hidrogén. Ha pedig eltolódik az átlátszóvá válás pillanata, a háttérsugárzás megfigyelt mintázatának léptéke is megváltozik. Ez az a kozmikus „vonalzó”, amelyből a közvetett Hubble-érték származik.

A részletes szimuláció még nem döntötte el a kérdést

A korábbi, egyszerűsített modellek után a szerzők teljes háromdimenziós szimulációkat készítettek az ősi plazmáról beágyazott mágneses mezőkkel. Követték a hidrogén kialakulását, majd kiszámították, milyen mikrohullámú háttérsugárzást várnánk ilyen körülmények között, és az eredményt összevetették a megfigyelésekkel.

A háttérsugárzás különösen érzékeny a rekombináció változásaira: ha az ősi mágnesesség rossz mintázatot jósolt volna, a felvetést el lehetett volna vetni. A vizsgált adatok viszont életben hagyták az elképzelést. Több adatkombinációban gyenge statisztikai jel utalt az ősi mágneses mezőket tartalmazó modell előnyére.

Ez messze van a felfedezéshez szükséges bizonyosságtól. A modellek által előnyben részesített mai mezőerősség ugyanakkor mindössze 5–10 pico-Gauss, és közel esik ahhoz a tartományhoz, amelyből a galaxisok és galaxishalmazok mágneses tereinek ősi magjai is eredhettek volna. Éppen ez teszi emlékezetessé az eredményt: elképzelhető, hogy a világegyetem tágulásáról szóló nagy vitában egy szinte elképzelhetetlenül gyenge, hajdani mágneses jel hagyta a legérdekesebb nyomot.

A munka 2025. december 12-i publikációját és a továbbra is nyitott kérdéseket a kutatásban részt vevő SLAC laboratórium 2026. március 13-i ismertetője is bemutatja.