Czy to możliwe, że obecna nauka myli się co do wieku i konstrukcji wszechświata? Czy kosmos może być dwa razy starszy i funkcjonować nieco inaczej niż mówi obecnie akceptowany model kosmologiczny? Fizyk z Kanady twierdzi, że wszechświat tak naprawdę ma 27 miliardów lat i do działania nie potrzebuje ani ciemnej materii ani ciemnej energii. Jak to możliwe?
Czy pozostałości po falach akustycznych, rozchodzących się po bardzo wczesnym wszechświecie, a “zamrożone” niejako na mapach galaktyk mogą być interpretowane jako znaki Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13 miliardów lat wcześniej niż sugerują obecne modele?
W roku 2023, fizyk teoretyczny Rajendra Gupta z Uniwersytetu w Ottawie w Kanadzie opublikował dość niezwykłą propozycję, w której sugeruje, że obecnie przyjęty wiek wszechświata jest pomyłką. Jest jedynie trikiem światła, który maskuje jego prawdziwie starożytny wiek. Jednocześnie nowe podejście do stanu naszego wszechświata według Pana Gupty eliminuje potrzebę istnienia ukrytych sił jakimi bez wątpienia są ciemna materia i ciemna energia.
Najnowsze filmy
Swoje twierdzenia Gupta opiera na obserwacjach pewnych oscylacji, które występują w obserwacjach jednych z najwcześniej powstałych struktur wielkoskalowych we wszechświecie. Mówimy tu o tak zwanych akustycznych oscylacjach barionów, w skrócie BAO. Nie mylić z azjatyckimi bułeczkami.
Czym są te dziwnie brzmiące oscylacje?
Wyobraźcie sobie wszechświat jako gigantyczną galaretkę tuż po Wielkim Wybuchu, pełną drobnych bąbelków i fal. Mówimy tu o gęstym, wypełnionym gorącą plazmą wszechświecie, pełnym różnego rodzaju nierówności. Te fale, które poruszały się przez tę naszą kosmiczną galaretkę, to nic innego jak akustyczne fale gęstości, wywołane przez wahania w rozkładzie barionów, czyli zwykłej materii, z której składają się gwiazdy i galaktyki. To trochę jak dźwięk rozchodzący się w powietrzu, ale na skalę wszechświata i w pierwotnej, gorącej plazmie.
Teraz przejdźmy do supernowych, które służą astronomom jako coś w rodzaju kosmicznych latarni morskich. Dzięki nim możemy określić odległości w kosmosie, ponieważ wiemy, jak jasne są te eksplozje gwiazd w rzeczywistości. Podobnie, gromadzenie się BAO, czyli oscylacje akustyczne barionów, daje nam do ręki kosmiczną linijkę.
To właśnie te oscylacje kreują wzór, który można wyobrazić sobie jako falę rozchodzącą się przez wszechświat tuż po jego narodzinach. Najdalszy zasięg, jaki mogła osiągnąć ta fala przed zamrożeniem w czasie, kiedy gorąca plazma zaczęła się schładzać i formować w neutralne atomy, stanowi właśnie naszą kosmiczną linijkę. A ta linijka ma około 490 milionów lat świetlnych długości. Dzięki tej „linijce”, obserwując ogromne struktury wszechświata i mapując specyficzne obszary nieba, możemy zrozumieć, jak duży i jak stary jest nasz wszechświat.
Patronite
Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!Ok, konstruowanie coraz to lepszych linijek i coraz dokładniejsze mierzenie odległości we wszechświecie może nam oczywiście powiedzieć dużo na temat jego wieku. Dzięki temu, że światło w próżni rozchodzi się ze skończoną prędkością C, wiemy że obserwacje najbardziej odległych obszarów kosmosu wprost wskazują na jego wiek. Jeśli coś oddalone jest o 14 miliardów lat świetlnych, to z naszej perspektywy to światło musiało podróżować do nas właśnie tych 14 miliardów lat. Jeśli nie widzimy już nic dalej, to z grubsza jesteśmy w stanie oszacować wiek wszechświata. Zakładając oczywiście, że mamy odpowiednio precyzyjną i działającą linijkę. Ostatnie odkrycia dokonane z pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba sugerują, że nasze linijki w postaci przesunięcia ku czerwieni i świec standardowych, czyli wspomnianych wcześniej supernowych typu Ia nie były dość precyzyjne. Natomiast musimy pamiętać o tym, że to dopiero jedne z pierwszych interpretacji wyników badań i może się ostatecznie okazać, że jednak dane z Webba zostały nadinterpretowane.
Na potrzebę chwili załóżmy jednak, że są poprawne i wszechświat faktycznie jest dwa razy starszy. Dlaczego jednak Rajendra Gupta sugeruje, że wyniki jego badań potwierdzają, że poprzednie prace dotyczące wieku wszechświata wynoszącego 26,7 miliarda lat pozwoliły odkryć, że wszechświat nie wymaga istnienia ciemnej materii?
Fizyk odpowiada na to w ten sposób: W standardowej kosmologii, przyspieszona ekspansja wszechświata jest przypisywana ciemnej energii, to ona ma rozpychać czasoprzestrzeń powodując puchnięcie wszechświata, ale tak naprawdę wynikać miałaby z osłabienia sił natury w miarę jego rozszerzania, a nie z faktu istnienia rozszerzającej go ciemnej energii.
Rewizja obecnie przyjętych modeli ekspansji wszechświata sugeruje, że około 13,7 miliarda lat temu, przestrzeń, którą obecnie postrzegamy jako niemal pustą, była w rzeczywistości wypełniona materią tak gęsto, że cały wszechświat mógłby się zmieścić w przestrzeni, którą teraz łatwo pomieścilibyśmy w kieszeni płaszcza.
Takie założenia nie sprawiały większych trudności do momentu, gdy nowsze obserwacje tzw. „młodych” galaktyk nie zaczęły pokazywać obrazu wszechświata, który był znacznie bardziej rozwinięty, niż moglibyśmy się spodziewać. Te obserwacje ujawniły istnienie galaktyk, które wydają się być dojrzałe i rozbudowane, mimo że powstały zaledwie miliard lat po „Wielkim Wybuchu”. To wyzwanie dla naszego rozumienia tempa i procesu formowania się struktur kosmicznych na wczesnych etapach historii wszechświata.
Stawia to astronomów przed dylematem – albo istniejące modele ewolucji galaktyk i czarnych dziur wymagają korekty, albo wszechświat istnieje, de facto, znacznie dłużej, niż sądzimy.
Współczesne teorie kosmologiczne opierają się na fundamentalnym założeniu, że niektóre siły, które kształtują interakcje między cząstkami, nie zmieniały się przez całą historię wszechświata. Jednak Gupta poddaje w wątpliwość tę koncepcję, koncentrując się na jednym ze zjawisk – tzw. „stałej sprzężenia”. Zastanawia się, jak ten stały element mógł wpłynąć na ekspansję przestrzeni przez niezliczone eony.
Stała sprzężenia to trochę jak tajemniczy reżyser kosmicznego teatru, który decyduje, jak blisko ze sobą będą „współpracować” fotony i elektrony. Wyobraź sobie, że w naszym wszechświecie wszystko, co się dzieje, to niekończący się taniec tych cząstek. Każda z nich porusza się według pewnych reguł, a stała sprzężenia to klucz, który określa, jak silnie te cząstki oddziałują na siebie, czyli jak mocno mogą się „przyciągać” lub „odpychać”.
Jeśli przyjmiemy, że wszechświat to wielka orkiestra, stała sprzężenia to dyrygent, który wskazuje, jak silnie instrumenty (w naszym przypadku cząstki) mają ze sobą współgrać. Czy mają grać forte, pianissimo, czy może coś pomiędzy? Stała ta decyduje o intensywności ich interakcji.
W kosmicznym spektaklu, gdzie wszystko od najmniejszych cząstek po największe galaktyki jest ze sobą połączone, nawet najdrobniejsza zmiana w stałej sprzężenia mogłaby przearanżować całą symfonię wszechświata. Zatem, gdy naukowcy jak Gupta zadają pytanie o jej stałość w czasie, to tak, jakby zastanawiali się, czy dyrygent od zawsze trzymał tę samą batutę, czy też, może, po drodze zmieniał ją, wpływając tym samym na cały koncert. To kluczowe zagadnienie, które może rzucić nowe światło na rozumienie przeszłości, teraźniejszości i przyszłości naszego kosmicznego domu.
Przyjęcie i obrona nowej hipotezy w świecie naukowym to nie lada wyzwanie. Co ciekawe, pomysł Gupty nie jest całkiem nowy. Blisko sto lat temu, szwajcarski fizyk Fritz Zwicky zaczął rozważać, czy przesunięcie ku czerwieni światła odległych obiektów astronomicznych nie jest przypadkiem efektem utraty energii światła na przestrzeni kosmicznych odległości, podobnie jak maratończyk zmęczony jest po długim biegu.
Jego teoria o „zmęczonym świetle” stanowiła alternatywę dla obecnie akceptowanej koncepcji, która tłumaczy przesunięcie ku czerwieni jako wynik rozszerzania się samej przestrzeni kosmicznej, pociągającej za sobą fale świetlne niczym rozciągana sprężyna, albo zmieniające się fale akustyczne mijającej nas karetki jadącej na sygnale.
A w jaki sposób znika potrzeba istnienia ciemnej materii i ciemnej energii?
W naszej kosmicznej opowieści, zaproponowany przez Guptę model CCC+TL pojawia się jak detektyw Holmes, który proponuje odważną teorię rozwiązującą dwa z największych kosmicznych dylematów: ciemną materię i ciemną energię. Ale zanim zagłębimy się w tajniki tej teorii, rozwikłamy skrót. CCC+TL oznacza „Covarying Coupling Constants” plus „Tired Light”, czyli „Zmienne Stałe Sprzężeń” plus „Zmęczone Światło”bo właśnie te dwie koncepcje łączy w sobie pomysł Gupty.
Wyobraźcie sobie wszechświat, w którym zamiast tajemniczej ciemnej materii, która spaja galaktyki razem, oraz ciemnej energii, pchającej kosmos do coraz szybszej ekspansji, mamy do czynienia z czymś bardziej namacalnym i zrozumiałym. Model CCC+TL wprowadza pomysł, że to, co obserwujemy jako efekty ciemnej materii i ciemnej energii, może być wynikiem zmian w fundamentalnych siłach natury – stałych sprzężeń, które zamiast być stałe przez cały czas, mogą ewoluować wraz ze starzejącym się wszechświatem.
To trochę jak odkrywanie, że zamiast poszukiwać niewidzialnych sił i nieuchwytnych substancji, możemy spojrzeć na dobrze znane nam zjawiska pod zupełnie nowym kątem. Model ten proponuje, że światło z odległych gwiazd i galaktyk, przemierzając ogromne odległości, traci energię nie przez tajemniczą ciemną materię, ale przez naturalne procesy, takie jak interakcje z innymi cząstkami. To „zmęczenie” światła, w połączeniu ze zmieniającymi się siłami natury, mogłoby wyjaśnić obserwowane zjawiska, eliminując potrzebę postulowania istnienia ciemnej materii i ciemnej energii. Wszechświat w tym modelu nie musi już rozszerzać się, bo to światło zmienia swoje parametry przez interakcję z ośrodkami na jego drodze, a nie dlatego że jego źródło ucieka od nas. Znosi to więc potrzebę istnienia siły rozpychającej.
Model CCC+TL, oferując tę alternatywę, nie tylko rzuca nowe światło na znane nam zjawiska, ale także pozwala na głębsze zrozumienie procesów rządzących ewolucją wszechświata. Zamiast zagłębiać się w ciemne zakątki kosmosu w poszukiwaniu niewidzialnych cząstek i sił, model ten zachęca do spojrzenia na wszechświat z nowej perspektywy, w której klucze do zrozumienia leżą w dynamice i ewolucji samych fundamentalnych sił natury.
Jest to fascynująca podróż naukowa, która pokazuje, że wszechświat nadal skrywa przed nami swoje sekrety, a nasze poszukiwania odpowiedzi są dalekie od zakończenia. Czy model CCC+TL okaże się mapą, która pomoże nam odnaleźć drogę przez kosmiczne zagadki? Czas i dalsze badania pokażą, czy ta teoria stanie się nowym rozdziałem w podręcznikach astronomii, czy też zaprowadzi nas na kolejne ścieżki poszukiwań.
Oczywiście, brak potrzeby wyjaśniania pochodzenia ciemnej materii czy ciemnej energii ułatwiłby fizykę pod pewnymi względami. Czy CCC+TL sprosta zadaniu wywrócenia kosmologii do góry nogami, będzie zależało od tego, czy rozwiąże więcej problemów, niż stworzy.
Na razie nasz wszechświat pozostaje w świetle rewelacji Gupty młody, mając 13,7 miliarda lat, nawet jeśli ma kilka ciekawych szkieletów w szafie, a czy okaże się, że kanadyjski fizyk ma rację? Pożyjemy, zobaczymy :)
Te badania zostały opublikowane w The Astrophysical Journal.
