A TÁGULÓ VILÁGEGYETEM

Bár a szupernóvák minden képzeletet fölülmúlóan káprázatos robbanások, korántsem a lehető legnagyobbak. Néhány „aktív galaxisban” az egész galaxismag robban, sokkal hosszabb időn át termelve sokkal több energiát, mint amire egy szupernóva képes. Sőt, még tovább is mehetünk.

Mi több, muszáj is tovább mennünk, mert csak így tudjuk áttekinteni, milyen hatással vannak ránk a szupernóvák.

Joggal kérdezhetjük: létezik ilyen? Egyáltalában gyakorolhat ránk bármilyen hatást egy szupernóva?

Első pillantásra úgy tűnik, semmilyen gyakorlati szempontból sem lehet hozzánk semmiféle köze. A létező csillagoknak mindössze kis töredéke robban föl nóvaként vagy szupernóvaként, és egyetlen közeli csillagról sem tudunk, amely a belátható jövőben ezt megtehetné.

Ha a Nap maga olyan csillag lenne, amely egyszer csak nóvává vagy szupernóvává válhat, akkor bizonyára heves izgalommal összpontosítanánk erre minden figyelmünket - Napunk azonban biztonságban van. Tömege nem elég nagy ahhoz, hogy valaha is II-es típusú szupernóvaként robbanjon föl, ugyanakkor egy szoros kettős rendszernek sem tagja, tehát I-es típusú szupernóva sem lesz belőle - de még egy icipici közönséges nóvácska sem.

Igazából be lehet bizonyítani: egyetlen olyan csillagnak sem lehet értelmes életet hordozó bolygója, amely alkalmas arra, hogy nóvává vagy szupernóvává váljék.

Ha egy csillag tömege elég nagy ahhoz, hogy II-es típusú szupernóva lehessen belőle, akkor könnyen kimutatható: ahhoz ez a tömeg túl nagy, hogy annyira hosszú időt töltsön a fősorozaton, amíg az élet eljut az értelmes lények kifejlődéséig.

Ha viszont a tömege nem nagyobb a Napnál, de tagja egy szoros kettősnek, úgyhogy egyszer csak nóvaként vagy I-es típusú szupernóvaként robbanhat föl, akkor nem képzelhető el olyan bolygópálya e körül a kettős körül, amely kellőin stabil környezetet biztosítana az élet keletkezéséhez.

Nos, akkor mit nyújthatnak nekünk a nóvák és a szupernóvák? Nem azt kell-e megállapítanunk, hogy (leszámítva nagy ritkán egy-egy futó pillantást az ég pár gyönyörűen ragyogó csillagára) semmit sem kapunk tőlük, sem jót, sem rosszat, és a leghelyesebb, ha meghagyjuk őket a csillagászoknak és a tudományos-fantasztikus regények íróinak?

Éppenséggel ilyen következtetésre is juthatunk, de csak akkor, ha egyáltalán nem érdekel bennünket, hogyan alakult ki a világ, honnan lett a Nap és a Föld, hogyan fejlődött ki az élet, és milyen veszélyek leskelődnek ránk a jövőben - a robbanó csillagok ugyanis mindezekkel a legszorosabban összefüggnek.

Nézzük először azt, hogy miként jött létre a világegyetem!

Egészen a legutóbbi időkig a legtöbb (ha nem minden) kultúrában, a sajátunkat is beleértve, úgy gondolták, hogy a világ rövid idő leforgása alatt, egy természetfölötti lény mágikus tevékenysége révén jött létre, méghozzá nem is olyan régen.

Az európai kultúrában meghatározó szerepet játszó kereszténység szerint a világot Isten hat nap alatt teremtette, hozzávetőlegesen hatezer évvel ezelőtt. Erre persze semmilyen fizikai bizonyíték nincs, ez a hit pusztán a Biblia-beli Genezis könyve első fejezetének állításain alapszik. Mégis csak kevesen merészeltek ezzel kapcsolatos kételyüknek hangot adni - már akiknek egyáltalán volt ilyen kételyük.

Miután a modern csillagászat kiderítette, hogy a világegyetem milyen nagy, sőt a tudomány fejlődésének minden további lépése egyre hatalmasabbnak, végül is elképzelhetetlenül óriásinak mutatta, nehézzé, sőt tulajdonképpen teljesen lehetetlenné vált, hogy egy racionális emberi lény a teremtés bibliai meséjét betűről betűre igaznak higgye.

Ugyanakkor viszont a csillagászati megfigyelések még semmiféle magyarázatot sem adtak arra, hogy hogyan keletkezett a világ tisztán természeti úton.

Laplace köd-hipotézise érdekes és kézenfekvő leírás arról, miként alakulhatott ki a Naprendszer egy lassan forgó por- és gáztömegből - de honnan volt a por és a gáz?

Föltehető, hogy eredetileg a Galaktika valamennyi csillaga ugyanígy keletkezett. Lennie kellett tehát egy galaxisméretű por- és gázfelhőnek, amely csillagok és bolygórendszerek milliárdjaivá alakult át. Sőt, amikor az 1920-as években rájöttek, hogy számtalan galaxis létezik, ez azt jelentette, hogy kezdetben számtalan ilyen por- és gáztömegnek kellett lennie. Honnan származtak ezek? Milyen magyarázatot adhatunk a milliárd parszeknyi átmérőjű univerzumban szétszórt óriási por- és gáztömegek eredetére anélkül, hogy egy mindenható természetfölötti lényhez kellene folyamodnunk?

Az 1910-es években aztán olyan megfigyeléseket hajtottak végre, amelyeknek ugyan látszólag semmi közük sem volt ehhez a problémához, mégis elvezettek a vele kapcsolatos elgondolásaink forradalmasodásához.

Azzal kezdődött, hogy Vesto Melvin Slipher (1875-1969) amerikai csillagász 1912-ben fölvette az Androméda-galaxis színképét. (Ekkor még azt sem tudták, hogy egyáltalában galaxisról van szó.) A színképből megállapította, hogy az 200 kilométer/másodperces sebességgel közeledik felénk.

Megfigyelte ugyanis, hogy a színkép azonosítható sötét vonalai szokott helyükről a spektrum ibolya vége felé tolódnak el. Az eltolódás iránya alapján meg lehetett mondani, hogy az Androméda-galaxis közeledik, az eltolódás mértékéből pedig a közeledés sebességét is ki lehetett számítani. A számítás azon az elven alapult, amelyet Johann Christian Doppler (1803-1853) osztrák fizikus fejtett ki először 1842-ben.

Ezt a „Doppler-effektust” eleinte a hanghullámokra vonatkoztatták, de Armand H. L. Fizeau (1819-1896) francia fizikus 1848-ban kimutatta, hogy az elv a fényhullámokra is érvényes. A „DopplerFizeau-effektus” értelmében ha bármilyen, fényt kibocsátó tárgy (legyen az gyertya vagy csillag) színképvonalai az ibolya felé tolódnak el, akkor a fényforrás közeledik hozzánk; ha viszont a vörös felé tolódnak el a vonalak, akkor a fényforrás távolodik tőlünk.

Ezt az elvet William Huggins alkalmazta először egy csillagra 1868-ban. Azt kapta, hogy a Szíriusz valamelyes vöröseltolódást mutat, ennélfogva távolodik tőlünk. A következő években más csillagokat is megvizsgáltak ezen a módon. Némelyikük közeledett, mások pedig távolodtak 100 kilométer/másodpercig terjedő sebességgel.

A Doppler-Fizeau-effektus egy szempontból különösen hasznosnak bizonyult. Ha a csillagok sajátmozgását (vagyis a látóvonalra merőleges mozgását) akarjuk megmérni, az csak a meglehetősen közeli csillagok esetében sikerül. Ezért aztán csak nagyon kevés csillagnak van mérhető sajátmozgása. Viszont a sugárirányú mozgás (a közeledés vagy távolodás) a Doppler-Fizeau-módszerrel bármilyen távoli csillag esetében meghatározható - már ha elég fényes ahhoz, hogy színképet szolgáltasson.

Ha egyszer az Androméda-galaxisnak le lehet fényképezni a spektrumát, az már nem számít, hogy 700 000 parszeknyi távolságban van (amiről persze Sliphernek fogalma sem volt). A Doppler-Fizeau-effektus itt is ugyanúgy működik, mint a Szíriusz vagy akár egy közeli gyertya esetében. Az ibolyaeltolódás az Androméda-galaxis színképében közeledésre utalt, s ebben nem volt semmi meglepő. A közeledés sebessége némiképp nagy volt, mivel mindaddig nem találtak ekkora sebességgel közeledő vagy távolodó csillagot, mindazonáltal az Androméda-galaxisról kialakult kép sem ütött el túlságosan a többitől.

Slipher ezután tizennégy további galaxis (vagy ahogy ő hitte: köd) színképét vizsgálta meg, és azt találta, hogy közülük mindössze egy közeledik az Andromédához hasonló módon. Az összes többi távolodik, mégpedig 200 kilométer/másodpercnél jóval nagyobb sebességgel.

Ez már tényleg meglepő, csakhogy az igazi meglepetés még hátra volt.

Az 1920-as években, amikor eljutottak annak fölismeréséig, hogy a fehér ködök valójában galaxisok, Milton La Salle Humason (18911972) amerikai csillagász, aki Hubble-lal dolgozott együtt, százával kezdte fényképezni a galaxisok színképét. Azt találta, hogy kivétel nélkül mindegyik vöröseltolódást mutat: valamennyien távolodnak!

Sőt mi több, minél halványabb (és ezért föltehetően távolabbi) egy galaxis, annál nagyobb a vöröseltolódása és annál gyorsabban távolodik. 1929-ben Hubble föltételezte, hogy itt egy általános szabály érvényesül - ez az úgynevezett „Hubble-törvény”. Ez a szabály kimondja, hogy a galaxisok távolodási sebessége arányos a tőlünk való távolságukkal. Ha egy galaxis ötször olyan messze van, mint egy másik, akkor ötször akkora sebességgel is távolodik.

A Hubble-törvény teljes mértékben megfigyeléseken, a vöröseltolódás mérésén alapul. Ezek a megfigyelések azonban még épp hogy elkezdődtek, amikor a dologgal kapcsolatban már egy elméleti megfontolás is született.

1916-ban Einstein megalkotta általános relativitáselméletét, amely először lépett túl a gravitáció newtoni szemléletén. Ez az elmélet egy sor „téregyenletet” tartalmazott, amelyeket föl lehetett használni a világegyetem mint egész leírására.

Einstein úgy vélekedett, hogy téregyenletei egy statikus világegyetemet írnak le, amely egészében véve stabil és nem változik. 1917-ben azonban Willem de Sitter (1872-1934) holland csillagász bebizonyította: ezeket az egyenleteket úgy is lehet értelmezni, hogy azt mutatják, az univerzum folytonosan tágul. A táguló világegyetem elképzelése hamar népszerű lett, s maga Einstein is elfogadta.