Aki kicsit is olvasott már kozmológiai elméletekről, az tudja, hogy százával léteznek kozmológiai elképzelések arról, hogyan keletkezett és hogyan fejlődik a Világegyetemünk, és az Ősrobbanás elmélete mellett van néhány másik jól kidolgozott teória is, ami az Ősrobbanástól független vagy ahhoz kapcsolódva, annak továbbfejlesztéseként többször előfordul kozmológiai fejtegetésekben. A puding próbája az evés – a természettudományos elméleteké meg az, hogy egyeznek-e a megfigyelésekkel vagy sem. A kozmológiai elméletek ilyetén elburjánzását elősegítette, hogy a nagyon távoli, halvány objektumokról igen nehéz képet kapni, ezért a megfigyelési anyag sokáig meglehetősen soványka volt.

A kozmológia azonban már nem az a tudomány, ami – mondjuk – negyven évvel ezelőtt volt, amikor még csak nagyon kevés mérési eredmény állt rendelkezésre, és azok is elsősorban a viszonylag közeli galaxisok és galaxishalmazok távolodási sebességére és cefeidákkal mért távolságára vonatkoztak, meg a kozmikus háttérsugárzás pár hullámhosszon mért értéke volt még elérhető. Egyre több új és változatosabb mérési eredményünk van ma már, pl. több műhold is alaposan feltérképezte a mikrohullámú háttérsugárzás szerkezetét (vagyis hogy jó felbontással az ég egyes irányaiban mennyit ingadozik ennek a sugárzásnak az erőssége).

A különböző kozmológiai elméletek képesek megmondani, hogy a korai Univerzum kavargó és izzó gázfelhőjében létrejött egyenetlenségek, csomósodások, felhőképződések hogyan változtatták meg az eredetileg homogén kozmikus sugárzást, hogyan nyelték el vagy erősítették fel: pl. milyen ütemű változásokat kell tapasztalnunk ma ebben a sugárzásban. (A változások többnyire extrém kicsik, jóval az egy százalék törtrésze alatt vannak, ezért a mérés nehéz és drága, és a földfelszínről a légkör miatt nem is igazán végezhető el.) Ez csak annyit jelent, hogy ha egy adott égi pont mellett mondjuk egy ívmásodpercre, két ívmásodpercere, stb. megmérjük a kozmikus háttérsugárzás erősségét, akkor a sugárzás hány százalékot kell ingadozzon különböző szögméreteken (átlagosan, vagyis az egész égboltra vetítve).

Egy friss tanulmány (http://de.arxiv.org/pdf/1605.00530v1) összevetette az elméletek jóslatait és a Planck európai műhold ilyen eredményeit.

planck

A fenti képen látható Planck az Európai Űrkutatási Ügynökség műholdja volt, 2009-2013 között gyűjtötte az adatokat.

Eszerint a Planck adatai teljesen és véglegesen kizárják a Brans-Dicke-féle kozmológiai elméletet (ez arra épült volna, hogy a gravitációs állandó időben nem állandó, hanem folyamatosan csökken, az eredeti ötlet egyébként még Diractól származik), és ugyancsak kizárják, hogy a gravitáció a galaxisoknál nagyobb méreteken inverz hatványszerű lenne (vagyis nem a newtoni 1/r2-es erőtörvény írná le a gravitációt, hanem pl. 1/rn-iken alakú, ahol n nem egyenlő kettővel), de kizárják a hatványszerűt (rn alakú, ahol n tetszőleges pozitív szám), vagy exponenciálist is ( az erő ear-rel lenne arányos, ahol a állandó együttható).

Ugyanakkor az ún, hilltop (magyarra talán dombtető-alakúnak fordítható), Higgs, Coleman-Weinberg-féle gravitációs potenciálok elfogadható egyezésben vannak a Planck-adatokkal, és a D-brán, a szuperszimmetriás SB SUSY és egy eltolt kvadratikus potenciál szintén jól illeszkednek a Planck-adatokra. Más szavakkal: ezeket a gravitációs potenciálokat a Planck-adatok nem zárják ki, hogy melyik lehet a helyes gravitációs erőtörvény közülük, azt más méréseknek kell eldönteniük.

cp_Planck_large

A Planck-műhold és az általa észlelt hidegebb (kék) és melegebb *narancsos) területek a kozmikus háttérsugárzásban a teljes égboltra vetítve. A legnagyobb mértékű változások sem haladják mega  kb. 0,07 K-t (hét század Kelvin fokot).

Közös jellemzője e törvényeknek, hogy amikor gyenge gravitációs erőről beszélünk (pl. a Naprendszerben tapasztalhatókról), akkor mindegyik a newtoni gravitációs törvényre vezet, más erőkomponenseik elhanyagolhatóan kicsik. Amikor a gravitáció erős (pl. fekete lyukak közvetlen közelében vagy a néhány másodperces korú Univerzumban), akkor igencsak lehetséges, hogy a newtoni törvénynél általánosabb gravitációs erőtörvény írja le ezt a kölcsönhatást, de hogy melyik, az ma még egy jó kérdés.