Kada je svemirski teleskop Džejms Veb (James Webb, JWST) lansiran krajem 2021. godine, očekivanja su bila velika. Naučnici su se nadali da će ovaj najmoćniji teleskop do sada pomoći u boljem razumevanju ranog svemira, nastanka galaksija i potencijalno otkrivanja tragova života. Međutim, ono što je JWST otkrio u svojim prvim mesecima rada — niko nije očekivao.
Astronomi su potvrdili postojanje najudaljenije galaksije ikada otkrivene, koristeći moćnu tehniku zvanu spektroskopija. Vrednost crvenog pomaka za ovu galaksiju je iznenađujuće veća od 14. Šta je problem? To da je postojala samo 280 miliona godina nakon Velikog praska.
Slika 1: JADES-GS-z14-0 je najranija i najudaljenija galaksija ikada otkrivena. NIRCam foto sa JWST (James Webb Space Telescope). (Autor slike: NASA, ESA, CSA, STScI, B. Robertson (UC Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), P. Cargile (CfA).)
|
Šta kažu savremeni kosmolozi? Reakcije naučne zajednice na ove nalaze JWST-a kreću se od oduševljenja do uzdržanog skepticizma. Evo nekoliko značajnih komentara: - Michael Boylan-Kolchin, astrofizičar sa Univerziteta u Teksasu, izjavio je: „Ako su galaksije koje JWST vidi zaista toliko masivne, onda smo u velikim problemima. To znači da nešto u osnovi pogrešno razumemo — bilo formiranje galaksija, bilo čitavu kosmičku hronologiju.“ - Erica Nelson, istraživač sa Univerziteta u Koloradu, rekla je: „Ovo nije ono što su modeli predviđali. Ako su podaci tačni, moramo da revidiramo mnoge pretpostavke o ranim fazama svemira.“ = Pieter van Dokkum, sa Univerziteta Jejl, dodaje: „Ove galaksije deluju kao da su iz potpuno drugog svemira — one ne bi trebalo da postoje tako rano. Ako se potvrdi njihova masa i starost, to je ozbiljan udarac za standardni kosmološki model.“ = Richard Ellis, pionir u oblasti posmatranja ranog svemira, ističe: „JWST ne samo da gura granice našeg pogleda u prošlost — on izaziva sve što smo mislili da znamo o formiranju struktura u svemiru.“ |
Svemir je star oko 13,8 milijardi godina, tako da smo otkrili galaksiju iz vremena kada je svemir bio star svega 2% svoje sadašnje starosti. Naučnici nisu očekivali da tako razvijene i masivne galaksije postoje toliko rano u kosmičkoj istoriji. Trenutni modeli sugerišu da je galaksijama potrebno mnogo više vremena da narastu i formiraju zvezde, ali ova galaksija već sadrži stotine miliona zvezda i prošla je kroz intenzivnu formaciju zvezda.
Ova posmatranja dovode u pitanje osnovne postavke kosmologije:
- Da li je univerzum stariji nego što mislimo?
- Da li se galaksije formiraju brže i drugačije nego što smo mislili?
- Ili možda sam model Velikog praska zahteva reviziju?
Da li je naš prihvaćeni pogled na širenje svemira previše pojednostavljen. Profesor Lior Šamir sa Državnog univerziteta Kanzas ima neka zabrinjavajuća zapažanja o otkrićima koje je napravio teleskop Džejms Veb. On kaže da nam je Veb teleskop dao slike veoma ranog svemira, ali umesto da pokaže „mladi svemir“, prikazao je velike i zrele galaksije. Ako se Veliki prasak dogodio kako naučnici veruju, onda su ove galaksije starije od naše procene starosti svemira.
I to nije sve. Profesor Šamir kaže da podaci sa teleskopa snažno sugerišu da ceo svemir možda ima rotaciju velikih razmera. Ako je ovo tačno, to dovodi u pitanje jedno od najosnovnijih uverenja moderne kosmologije – ideju da svemir nema opšti pravac niti rotaciju.
Prema Šamirovoj analizi, gotovo sve galaksije u ranom svemiru rotirale su u istom pravcu – što nije ono što bismo očekivali. Umesto da se galaksije nasumično okreću, čini se da prate obrazac – da su usmereni na poseban način, što može značiti da sam svemir ima neku vrstu ugaonog momenta. Profesor Šamir predlaže da ovaj neobičan obrazac može značiti da je svemir rođen sa rotacijom – kao čigra koja se vrti od samog početka.
Ako je ovo tačno, to bi moglo potpuno promeniti naše razumevanje kako je svemir nastao i kako se razvija. Da bi podržao ovu ideju, Šamirov tim je izmerio crveni pomak kod više od 30.000 galaksija. Rezultati su bili zapanjujući – što su dalje u prošlost gledali, veća je bila usmerenost smerova rotacije galaksija. Ovo je nešto što se ne može lako objasniti postojećim kosmološkim modelima.
Slika 2. NIRCam (Near-InfraRed Camera) instrument na svemirskom teleskopu Džjems Veb koji služi za promatranje u bliskom infracrvenom području spektra. NIRCam je ključan za postizanje glavnih naučnih ciljeva JWST-a, uključujući istraživanje ranog svemira, formiranja galaksija i zviezda i karakterizaciju egzoplaneta.
Ako se ova otkrića potvrde daljim istraživanjima, naučnici će možda morati da preispitaju fundamentalnu prirodu svemira. To bi moglo da ukaže i na fiziku koja prevazilazi Ajnštajnove teorije. Zbog toga naučnici sada ubrzano istražuju ovu misteriju, jer bi mogla da otkrije nešto ključno što smo previđali vekovima.
Možda mislite da je ovo samo spekulacija, ali teleskop Veb je pronašao još jedan iznenađujući dokaz koji takođe sugeriše da svemir nije onakav kakvim ga zamišljamo.
Stopa širenja svemira nije ujednačena – bez obzira u kom pravcu gledamo, svemir bi trebalo da se širi istom brzinom. Međutim, kada su naučnici koristili različite metode za merenje te stope, dobijali su različite rezultate. Ove razlike postale su poznate kao Hablovo neslaganje.
Decenijama su naučnici sumnjali da su te razlike uzrokovane greškama u merenju, ali sada nova otkrića sa teleskopa Džejms Veb ozbiljno dovode tu pretpostavku u pitanje. Nedavna posmatranja pokazuju da Hablovo neslaganje nije greška – i da se svemir ne širi ravnomerno. Zapravo, brzina širenja izgleda da se razlikuje u različitim delovima svemira. Ovo standardne teorije nisu predvidele, a još je problematičnije to što model Velikog praska ne nudi jasno rešenje.
Zbog toga se naučnici sada pitaju: da li nam nešto fundamentalno promiče u razumevanju širenja svemira? Ili možda, ono što smatramo širenjem je zapravo nešto sasvim drugo?
Profesor Šamir predlaže da smo možda pogrešno razumeli kretanje galaksija. On ističe alternativnu ideju, poznatu kao teorija umornog svetla (tired light), prema kojoj svetlost gubi energiju dok putuje kroz prostor. Taj gubitak može učiniti da svetlost izgleda kao da galaksije beže od nas, iako se u stvarnosti možda dešava nešto sasvim drugo.
Naučnici veruju da bi ova nova teorija mogla da reši misteriju ranih masivnih galaksija koje izgledaju starije od samog svemira. Profesor Šamir smatra da otkrića teleskopa Veb jasno pokazuju da je vreme da istražimo alternativne ideje u kosmologiji.
Paradoks
Ono što JWST otkriva možda jeste „problem“, ali je ujedno i podsetnik na istinsko svojstvo prirode: svaki veliki teleskop postavlja više novih pitanja nego što daje odgovore na stara. Paradoksalno, svako približavanje istini otkriva koliko toga još ne znamo. Kako god, treba nam JOŠ VEĆI TELESKOP.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
Komentari
Ako se neko pita kako to da fotoni, pošto nemaju masu, ne mogu da pobegnu od crneni rupe, odgovor je u zakrivljenju prostor vremena. Fotoni i dalje imaju brzinu ali se kreću po izohipsama ispod horizonta događaj.
Komentar ima smisla jer pokazuje duboko razmišljanje o prirodi crnih rupa i povezuje stvarne naučne koncepte (brzina svetlosti, plazma, dualnost, mlazovi, singularnost). Međutim, neke ideje – poput stojećeg talasa koji proizvodi mlazove, linije singularnosti ili mlazova koji prenose gravitaciju – prelaze u spekulativnu teritoriju i nisu podržane trenutnim teorijskim modelima ili posmatranjima. To ne znači da su "pogrešne", već da su kreativne hipoteze koje bi zahtevale dalju razradu i dokaze.
Ključni paradoks:
Ako je svemir rotirao u ranim fazama, zašto CMB to ne pokazuje?
Ako nije rotirao, zašto galaksije pokazuju koherentnu rotaciju?
Jedno moguće rešenje:
Rotacija je postojala pre rekombinacije, ali je bila "zamrznuta" u tamnoj materiji (koja ne interaguje sa fotonskom plazmom). Tek kasnije, tamna materija je "povukla" običnu materiju, stvarajući rotacione galaksije.
Zaključak: Da li CMB isključuje rotaciju svemira?
Apsolutna rotacija (koja bi ostavila jasne tragove u CMB-u) nije potvrđena.
Ali slaba rotacija ili lokalna asimetrija mogu biti skrivene u šumu podataka.
Najveći problem je spektar crnog tela – bilo kakav ozbiljniji efekat rotacije bi ga narušio, a CMB je savršeno termalizovan.