Najnowsze obserwacje Webba nie obalają Wielkiego Wybuchu, ale są interesujące

Dobra, więc zacznijmy od rzeczy oczywistych. Wielki Wybuch nie jest martwy. Ostatnie obserwacje przeprowadzone przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba nie obaliły Wielkiego Wybuchu, mimo że niektóre popularne artykuły twierdzą inaczej. Jeśli to wszystko, co chciałeś usłyszeć, życzę miłego dnia. To powiedziawszy, najnowsze obserwacje Webba ujawniają pewne dziwne i nieoczekiwane rzeczy o Wszechświecie, a jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, czytaj dalej.

Zacznijmy od plotek. Co z nowymi danymi Webba sugerowałoby, że Wielki Wybuch jest zły? Ten sam rodzaj danych przekazał nam Hubble lata temu. Ogólnie myślimy o dowodach na to, że Wielki Wybuch skupia się wokół dwóch faktów: po pierwsze, bardziej odległe galaktyki mają większe przesunięcie ku czerwieni niż bliższe, a po drugie, że Wszechświat jest wypełniony kosmicznym tłem promieniowania mikrofalowego. Pierwsza sugeruje, że Wszechświat rozszerza się we wszystkich kierunkach, podczas gdy druga sugeruje, że był kiedyś w bardzo gorącym i gęstym stanie. Są to dwa z trzech filarów danych wspierających Wielki Wybuch, a trzeci to względna obfitość pierwiastków we wczesnym Wszechświecie.

Ale te obserwacje to tylko podstawa modelu Wielkiego Wybuchu. Już dawno rozszerzyliśmy je, aby stworzyć standardowy model kosmologii, znany również jako model LCDM. To Wszechświat, który rozpoczął się wraz z Wielkim Wybuchem i jest wypełniony materią, ciemną materią i ciemną energią. Wszystko, od przyspieszenia kosmicznej ekspansji po tworzenie klastrów galaktyk, wspiera ten standardowy model. A model standardowy przewiduje przewidywania dotyczące innych testów obserwacyjnych, dzięki czemu możemy dalej udowodnić jego słuszność.

Jeden z tych wtórnych testów jest znany jako test jasności powierzchni Tolmana. Został po raz pierwszy zaproponowany w latach 30. XX wieku przez Richarda C. Tolmana i porównuje widoczną jasność galaktyki z jej widoczną wielkością. Stosunek jasności do wielkości jest znany jako jasność powierzchni. Ogólnie rzecz biorąc, im większa galaktyka, tym powinna być jaśniejsza, więc jasność powierzchniowa każdej galaktyki powinna być mniej więcej taka sama. Bardziej odległe galaktyki wydawałyby się ciemniejsze, ale miałyby również mniejszy rozmiar pozorny, więc jasność powierzchniowa nadal byłaby taka sama. Test Tolmana przewiduje, że w statycznym, nierozszerzającym się Wszechświecie jasność powierzchniowa wszystkich galaktyk powinna być mniej więcej taka sama, niezależnie od odległości.

Nie to widzimy. Obserwujemy, że bardziej odległe galaktyki mają słabszą jasność powierzchniową niż bliższe. Ilość przyciemnienia jest proporcjonalna do wielkości przesunięcia ku czerwieni galaktyki. Można by pomyśleć, że to dowodzi, że wszystkie te odległe galaktyki oddalają się od nas, ale w rzeczywistości tak nie jest. Gdyby te odległe galaktyki oddalały się, miałbyś dwa efekty przyciemnienia. Przesunięcie ku czerwieni i coraz większa odległość. Test Tolmana przewiduje, że w prostym rozszerzającym się wszechświecie jasność powierzchniowa galaktyk powinna zmniejszać się proporcjonalnie do przesunięcia ku czerwieni i odległości. Widzimy tylko efekty przesunięcia ku czerwieni.

Fakt ten skłonił niektórych do zaproponowania statycznego Wszechświata, w którym światło spontanicznie traci energię w czasie. Jest to tak zwana hipoteza zmęczonego światła, która jest bardzo popularna wśród przeciwników “big bang”. Jeśli Wszechświat jest statyczny, a światło jest “zmęczone”, to test Tolmana przewiduje dokładnie to, co obserwujemy. Stąd nie ma Wielkiego Wybuchu.

W 2014 roku Eric Lerner i wsp. opublikowali artykuł, w którym dokładnie o tym mowa. To spowodowało lawinę „Big Bang Dead!” artykuły w popularnych mediach. Najnowsze twierdzenia o tym, że Webb zabija wielki wybuch, zaczęły się od popularnego artykułu tego samego Erica Lernera. Szczerze mówiąc, w 2014 roku obserwacje Hubble’a potwierdziły twierdzenie Lernera, podobnie jak najnowsze obserwacje Webba. Ale Lerner wygodnie pominął w swoim artykule to, że obserwacje Hubble’a i Webba wspierają również model LCDM.

To błędne przekonanie, że przesunięcie ku czerwieni dowodzi, że galaktyki oddalają się od nas. Odległe galaktyki nie poruszają się w kosmosie. Sama przestrzeń rozszerza się, zwiększając odległość między nami. To subtelna różnica, ale oznacza to, że galaktyczne przesunięcie ku czerwieni jest spowodowane przez kosmiczną ekspansję, a nie ruch względny. Oznacza to również, że odległe galaktyki wydają się nieco większe niż w statycznym wszechświecie. Są odległe i malutkie, ale rozszerzanie się przestrzeni daje złudzenie, że są większe. W rezultacie jasność powierzchniowa odległych galaktyk zmniejsza się tylko proporcjonalnie do przesunięcia ku czerwieni.

Oczywiście wiemy, że “zmęczone” światło jest złe ze względu na kosmiczne mikrofalowe tło. Statyczny, lekki wszechświat nie miałby pozostałości ciepła po pierwotnej “kuli ognia”. Nie wspominając już o tym, że odległe galaktyki wydawałyby się rozmyte (nie są), a odległe supernowe nie byłyby rozciągnięte w czasie przez kosmiczną ekspansję (są). Jedynym modelem, który potwierdza wszystkie dowody, jest Wielki Wybuch. Argument Lernera jest stary, od dawna obalany.

Mimo wszystko, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba znalazł kilka niezwykłych rzeczy. Co najważniejsze, znalazł więcej galaktyk i bardziej odległych galaktyk niż powinno być, a to może doprowadzić do rewolucyjnych zmian w naszym standardowym modelu. Nasze obecne rozumienie jest takie, że po Wielkim Wybuchu wszechświat przeszedł przez okres znany jako ciemne wieki. W tym okresie pierwsze światło kosmosu przygasło, a pierwsze gwiazdy i galaktyki jeszcze się nie uformowały. Webb jest tak wrażliwy, że potrafi dostrzec niektóre z najmłodszych galaktyk, które powstały tuż po ciemnych wiekach. Spodziewalibyśmy się, że te młode galaktyki będą mniej liczne i mniej rozwinięte niż galaktyki późniejsze. Jednak obserwacje Webba wykazały bardzo przesunięte ku czerwieni, bardzo młode galaktyki, które są zarówno powszechne, jak i zaskakująco dojrzałe.

Są to zagadkowe i nieoczekiwane dane, na które liczyli astronomowie. Dlatego w pierwszej kolejności chcieliśmy zbudować teleskop Webba. I mówi nam, że chociaż model Wielkiego Wybuchu nie jest błędny, niektóre z naszych założeń mogą być takie.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę Postaw mi kawę na buycoffee.to