Argument stvaranja protiv velikog praska više nije održiv - CMB sjene i galaksije

napisao John G. Hartnett
preveo Mladen Čirjak

Objavljeno: Journal of Journal of Creation 32(2):3–4, August 2018.

iStockphoto

Ranije sam iznio argument da kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje (cosmic microwave background - CMB), ‘svjetlost’ navodne vatrene kugle velikog praska, ne baca sjene u prednji plan galaktičkih klastera.¹ Ako se veliki prasak zaista odigrao, svjetlost vatrene kugle trebala bi bacati sjenu u prvi plan svih galaktičkih klastera. To je zato što je izvor CMB zračenja, u standardnoj kozmologiji velikog praska, ono što je poznato kao ‘posljednja površina raspršenja’ (last scattering surface).²

Posljednja površina raspršivanja je faza vatrene kugle velikog praska koja opisuje situaciju kada su se fotoni velikog praska ohladili na oko 1,100 K. U toj fazi ti su se fotoni odvojili od plazme koja ih je prethodno držala vezanim. Tada je, navodno, širenje svemira još više ohladilo te fotone na oko 3 K, što ih dovodi u mikrovalno područje. Dakle, ako ti CMB fotoni ne bacaju sjene ispred svih galaktičkih klastera, to je loša vijest po hipotezu velikog praska.

Sunyaev–Zel’dovich efekt

Efekt sjene CMB zračenja, ili preciznije učinak hlađenja galaktičkim klasterima shvaća se u smislu Sunyaev-Zel’dovich efekta (SZE). Ovdje se mikrovalni fotoni izotropno raspršuju elektronima u vrućem mediju unutar klastera (ICM) (vidi sliku 1) inverznim Compton-ovim procesom, ostavljajući neto opadanje (ili hlađenje) u prvom planu prema promatraču u Sunčevom sustavu. Od tih CMB fotona koji dolaze iza galaktičkog klastera, zbog rasipanja, manje ih izvire s istom putanjom. Iako raspršeni fotoni prime energiju iz ICM-a, broj energičnijih CMB fotona je smanjen. Nakon modeliranja kakva bi trebala biti ta nova CMB energija fotona (dakle temperatura), opadanje se, u principu, može detektirati.

Mnoga istraživanja nisu pronašla sjene

Počevši od 2003. godine, neka objavljena istraživanja, koristeći SZE, tražila su očekivan efekt sjena/hlađenja u klasterima galaksija. Mnoge studije, uključujući WMAP satelitske podatke, nisu utvrdile značajniji efekt hlađenja.⁴ To se smatralo anomalijom, nečim znatno drugačijim od očekivanog ako je CMB zračenje posljedica vatrene kugle velikog praska. Anomaliju su potvrdili čak i rani podaci istraživanja pomoću svemirske letjelice Planck 2011.⁵

Svoj izvorni članak⁶ objavio sam 2006. godine koristeći se izostankom efekta hlađenja kao dokazom protiv velikog praska. Članak sam temeljio na radu Lieu i suradnika (2006).⁷

Lieu i suradnici (2006) utvrdili su da oko 25% klastera galaksija pokazuje hladniju sjenu, 25% topliju sjenu, a 50% niti grijanje niti hlađenje. No, učinak hlađenja, sa srednjim smanjenjem od čak 160 μK, je ono što se očekivalo.

Međutim, ako je neki drugi učinak kontaminirao podatke za one koji nisu pokazali učinak hlađenja, test bi bio neuvjerljiv. To bi moglo značiti da tamo gdje je primijećen efekt hlađenja isti je mogao nastati zbog SZE. U slučajevima kada nije opažen, to je mogla biti posljedica kontaminacije zbog nekog drugog izvora.

Jedan od problema u gore navedenim studijama je taj što su morali pretpostaviti neki model klastera kako bi izvukli očekivano smanjenje (vidi sliku 1). Raspršeno CMB zračenje je na znatno višim temperaturama od očekivanog smanjenja. Lokalno je izmjereno blizu 2.725 K,⁸ tako da je učinak hlađenja od 160 μK relativno malen u odnosu na 2,725,000 μK, a raspršeni CMB fotoni bili bi mnogo topliji od toga zbog njihovog preuzimanja energije iz ICM.⁹

Novo istraživanje, nova metoda

Nova metoda analize (objavljena 2013.)¹⁰ potvrdila je da je izmjeren učinak hlađenja pripisan SZE-u u oko 100 klastera odabranih pomoću SZE¹¹ ili pomoću njihovih emisija X-zraka. Međutim, u oko 10,000 optički odabranih klastera nađen je suprotan rezultat, gdje srednja temperatura raste na oko 10 μK, rast, a ne smanjenje. Raspršeni CMB fotoni su topliji nego je očekivano. Ispred svih tih 10,000 klastera postoji efekt grijanja, a ne hlađenja.

Prethodne studije nužno su koristile metode ovisne o modelu. Dok su u ovoj najnovijoj studiji⁹ autori koristili statističku metodu koja je bila oslobođena takvih pretpostavki. Umjesto toga, koristili su temperature CMB data-piksela pronađenih bliže ili dalje od istraživanog galaktičkog klastera .

“Za proučavanje foreground-efekata klastera galaksija, moguće je razmotriti CMB data-piksele, jednostavno uzimajući svaki piksel kao sondu. Za jedan galaktički klaster u idealnoj CMB izotropiji, koristi se jednostavna metoda za usporedbu podataka sonde (podatka temperature ovog piksela) za kutna područja na koja klaster utječe i ne utječe. Za stvarne CMB podatke, temperatura fluktuacije svakog piksela može se uzeti kao još jedna Gaussova distribucijska pogreška detektora. Uzimajući u obzir različita svojstva šumova i SZ signala, statistička metoda se možeupotrijebiti za usporedbu srednjih podataka kutnih područja za koja se smatra da ‘jesu’ ili ‘nisu’ pod utjecajem klastera. Šum će imati slične efekte na ove dvije vrste piksela, ali toplinski SZ signal će samo sniziti temperaturu piksela koji ‘jesu’ pod utjecajem [naglasak dodan].“⁹

Rezultati njihove studije sugeriraju da se ovaj učinak zagrijavanja može pripisati kontaminaciji zbog radio-emisije samog klastera. To objašnjava anomaliju u 99% klastera. To znači da je malo SZ hlađenje - toplinski učinak - možda u potpunosti maskiran onečišćenjem iz klastera. Uzimajući u obzir da izvorne studije nisu mogle objasniti povećanja zračenja topline ispred galaksija, gdje su se očekivala smanjenja, mislim da ovu analizu treba uzeti u obzir.

Zaključak

Bez ičega što bi proturječilo njihovom rezultatu, a analiza se čini jakom, mora se razmotriti mogućnost da je anomalija koju su prvi pronašli Lieu i sur. 2006. godine adekvatno objašnjena. Problem je naravno u tome što astrofizika baš i nije operativna znanost.¹² U najboljem slučaju moj izvorni argument o nepostojanju sjena (2006) je sada dvosmislen i stoga predlažem da ga više ne treba koristiti kao kreacionistički argument protiv hipoteze velikog praska.