Megtaláltuk az ötödik dimenziót?

Egy új matematikai rendszer segítségével a csillagászok képesek lesznek egy új ötdimenziós gravitációs elmélet tesztelésére, ami versenyre kelhet Einstein általános relativitáselméletével.

A fentieket a Rutgers és Duke Egyetem tudósai, Charles R. Keeton, a csillagászat és fizika professzora, és Arlie O. Petters, matematika és fizika professzor, a rendszer kifejlesztõi állítják. Munkájuk egy nemrég napvilágot látott elmélet, az úgynevezett Randall–Sundrum gravitációs modell második változatán alapul. Ez az elmélet azt mondja ki, hogy a látható univerzum egy nagyobb univerzumba ágyazott membrán, a kutatók hasonlatával élve egy az óceánon úszó hínár. A membrán-univerzumnak öt dimenziója van, négy térbeli és egy idõbeli, azaz eggyel több a térbeli dimenzió, mint az általános relativitáselméletben.

A Keeton és Petters által kifejlesztett rendszer több olyan kozmológiai hatást is megjövendöl, melyek megfigyelésével igazolhatóvá válik a membránelmélet. Ha pedig az elmélet igaznak bizonyul, az sok mindent felboríthat, és alátámasztja egy negyedik dimenzió létezését is, ami bizony jelentõs kihatással lehet a természet világáról szerzett ismereteinkre. Ami a kozmológiai hatások megfigyelhetõségét illeti, elvileg az elkövetkezõ években a tervek szerint fellövésre kerülõ mûholdak már képesek lesznek a feladat elvégzésére, így akár négy-öt éven belül választ is kaphatunk a nagy kérdésre.

Térjünk azonban vissza a rendszer alapjaihoz, a Randall–Sundrum-modellhez, ami egy matematikai leírást ad arról, hogyan formálja a gravitáció az univerzumot, eltérve az általános relativitásban megfogalmazottaktól. Keeton és Petters arra a bizonyos gravitációs következményére összpontosított, ami megkülönbözteti a membránelméletet Einstein elméletétõl. A membránelmélet szerint a korai világegyetemben létrejött viszonylag kis „fekete lyukak" a mai napig is képesek voltak túlélni és fennmaradni. Ezek a tömegükben egy parányi aszteroidánál nem nagyobb fekete lyukak az univerzum sötét anyagának részei, melyek ahogy nevük is sugallja, nem bocsátanak ki fényt, viszont rendelkeznek gravitációs erõvel. Ezzel szemben az általános relativitáselmélet azt mondja, hogy ezek a kezdeti fekete lyukak mára már elpárologtak.

Petters kiszámította a legközelebbi ilyen fekete lyuk lehetséges pozícióját, és nem kis meglepetésükre az eredmény szerint az jóval a Plútó pályáján belül helyezkedik el. Petters szerint amennyiben ezek a fekete lyukak csupán 1 százalékát kitennék a galaxisunkban rendelkezésre álló sötét anyagnak, akkor több ezer ilyen kis tömegû fekete lyuk lehet a Naprendszerben.

Mint kiderült, a membránelmélet fekete lyukai elvileg megfigyelhetõk, mivel ha valóban léteznek, akkor hatást gyakorolnak a Föld felé haladó, más galaxisokból érkezõ elektromágneses sugárzásra. A fekete lyukak által kiváltott gravitációslencse-hatás legjobban a gamma-sugarú kitöréseken figyelhetõ meg, valahogy úgy, mint amikor egy kiálló kõ megzavarja egy tó fodrozódását, véli Keeton. A fekete lyuk is egy interferenciasémát hoz létre, ami magán hordozza mind a gammasugarak, mind a fekete lyuk gravitációjának jegyeit. A negyedik térbeli dimenzió jele az interferenciasémákban lesz felfedezhetõ. A pluszdimenzió összehúzódást idéz elõ a gamma-sugarú „fodrok" között, melyek a nemzetközi összefogásból születõ Gamma-ray Large Area Space Telescope segítségével lesznek mérhetõk.

A NASA, az Egyesült Államok Energiaügyi Hivatala, valamint francia, német, japán, olasz és svéd intézetek közremûködésével készülõ új ûrtávcsövet 2007 augusztusában tervezik fellõni.