Postoje li definitivni dokazi za svemir koji se širi?

Evolucija iz ‘mračnog doba’

napisao John Hartnett
preveo Mladen Čirjak

Objavljeno: 19. kolovoz 2014. (GMT+10)

Ekspanzija svemira je fundamentalna za kozmologiju velikog praska. Nepostojanje ekspanzije znači da nije bilo velikog praska. Projicirajući kozmološku ekspanziju unatrag u vremenu, tvrde oni, teoretski će se doći do vremena u kojem su sve točke iste. Budući da su te točke sve što postoji, logično slijedi da 'prije' toga trenutka nisu postojali prostor i vrijeme. To je singularnost, i ne možemo koristiti jezik uklopljen u pojmove vremena kada vrijeme (ili prostor) ne postoji.

Ipak, postoje kršćani koji koriste ovu pretpostavku kao dokaz u prilog iskazu Knjige Postanka 1 pa čak i za postojanje samog Boga. Oni tvrde da je samo Bog mogao pokrenuti veliki prasak. Iako je istina da je svemiru potreban prvi uzrok, pretpostaviti da je priča o velikom prasku ta koja je opisana u Postanku 1 je ogroman skok u nepoznato. Slijed događaja nije ništa slično tome. Vidi The big bang is not a Reason to Believe!

Krajem 1920-ih Edwin Hubble je napravio značajno otkriće. Pronašao je proporcionalnost između iznosa za koji su spektralne linije u svjetlu koje dolaze iz relativno obližnjih galaksija crveno pomaknute¹ (z) i njihove udaljenosti (r) od Zemlje. Taj se odnos sada naziva Hubble-ov zakon c z = H0 r, gdje je c brzina svjetlosti, a H0 poznata Hubble-ova konstanta proporcionalnosti.

No, Hubble, do svoje smrti, nije bio toliko uvjeren u takvo tumačenje. Bio je otvoren spram mogućnosti da možda postoji još neki mehanizam za objašnjenje crvenog pomaka.

1935. godine Hubble je zapisao:²

“… mogućnost da crveni pomak može biti uzrokovan nečim drugim, povezanim s dugim vremenom ili udaljenošću koji svjetlost prevaljuje od maglice do promatrača, ne smije biti preuranjeno zanemariva.” [naglasak dodan]

Ipak, 'pravi' kozmolozi danas 'znaju' da crveni pomaci znače da su galaksije u biti nepokretne u prostoru i da se udaljavaju kako se svemir širi. To se naziva kozmološkom ekspanzijom. No, je li kretanje galaksija kroz prostor ili širenje svemira ispravno tumačenje, postoji li kakav jak dokaz za širenje svemira, bilo koje vrste?

Testirati ekspanziju

Kad udaljenost do ciljne galaksije prelazi nekoliko milijuna svjetlosnih godina, metode mjerenja udaljenosti u svemiru, osim Hubble-ovog zakona, postaju iznimno problematične. Općenito, za velike crvene pomake koristi se, opsežno proširenje Hubble-ovog zakona, odnos između crvenog pomaka i udaljenosti, tako da je tada crveni pomak zamjena za udaljenost. Međutim, lako može biti istina da je Hubble-ov zakon primjenjiv kao metoda određivanja udaljenosti, ali da je mehanizam za generiranje crvenog pomaka još uvijek nepoznat.³ Drugim riječima, on možda nije rezultat širenja svemira, no ipak nam može dati mjeru kozmičke udaljenosti do izvornih galaksija.

Treba ponoviti da sam Hubble-ov zakon, iako izveden iz opće relativnosti, nije dovoljan temelj za zaključak da su crveni pomaci pouzdana zamjena za udaljenosti u svemiru. Dovoljan je jedan suprotan primjer, gdje se astronomski objekt s vrlo velikim crvenim pomakom (z ~ 2) vidi izbačen prema nama iz jezgre spiralne galaksije relativno niskog crvenog pomaka (z ~ 0.02) za dokazivanje da je Hubble-ov zakon kao metoda određivanja udaljenosti nije tako robusan. Visoki crveni pomak uvijek treba značiti veliku udaljenost ako je Hubble-ov zakon istinit, stoga ovaj suprotan primjer dovodi u sumnju ideju kozmološke ekspanzije. Vidi Big-bang-defying giant of astronomy passes away.⁴

Način testiranja ideje svemira koji ekspandira jest tražiti parametar koji bi kao funkcija udaljenosti bio različit, a time i funkcija povijesno proteklog vremena, u svemiru koji se širi u usporedbi sa statičnim svemirom. Jedan od takvih parametara je kutna veličina galaksija; druga je površinski sjaj galaksijas. Veličinu kuta nije lako testirati, jer prvo trebate odrediti galaksiju standardne veličine koju ćete promatrati na različitim crvenim pomacima, ali površinski sjaj je nešto lakše testirati.

U tim testovima se pretpostavlja da je crveni pomak zamjena za udaljenost. Ne morate znati zašto. Ali ako test ekspanzije ne uspije, onda mora slijediti zaključak ili da se svemir ne širi, tj. da je statičan, ili da se crveni pomaci ne mogu koristiti kao zamjena za udaljenost. Ove vrste testova su provedene, te sam sažetak tih rezultata objavio u Does observational evidence indicate the universe is expanding?—part 2: the case against expansion. (Također vidi tablicu the table na kraju članka).

Hubble-ovo ultra-duboko polje

“Svemir se uopće ne širi, kažu znanstvenici” bio je naslov jedne internetske novinske stranice.⁵ Odnosilo se to na članak⁶ provjeren od akademske zajednice o studiji površinskog sjaja kao funkciji crvenog pomaka, provedenoj na oko tisuću galaksija. Metoda, koju je prvi predložio Tolman 1935. godine,² neovisna je o bilo kojem određenom kozmološkom modelu strukture ili povijesti svemira. Ona se oslanja samo na činjenicu da, ako se svemir širi, i stoga su udaljenije galaksije na većim crvenim pomacima, onda se očekuje da će njihov površinski sjaj biti mnogo niži nego u statičnom svemiru. Pretpostavka je bila da je crveni pomak mjera udaljenosti i u statičnom svemiru i u onom koji se širi, primjenjujući jednostavan Hubble-ov zakon za taj odnos u slučaju statičnog svemira, ali bez mehanizma zbog kojeg bi Hubble-ov zakon vrijedio.

Snažno pristajanje za statički svemir pronađeno je kod galaksija ekstremno visokih crvenih pomaka sve do z ~ 5 u Hubble-ovom ultra-dubokom polju. Hubble-ovo ultra-duboko polje (HUDF) je istraživanje u kojem su svemirski teleskop Hubble i neki zemaljski teleskopi gledali galaksije do granice vidljivog svemira, stoga one imaju vrlo visoke crvene pomake. Iako sama po sebi ova studija nije definitivna, ustanovljeno je da dokazi nisu dosljedni svemiru koji se širi. Utvrđeno je da je površinski sjaj neovisan o crvenom pomaku i stoga je favoriziran statičan svemir.

No, zasigurno najbolji dokaz za širenje svemira je jednostavno promatrati mnoge galaksije pri uzastopnim crvenim pomacima, tj. z = 10, 9, 8, 7, 6, itd? Budući da je crveni pomak zamišljen da predstavlja različite prošle epohe ili ‘vremenske korake’, promjena gustoće broja galaksija bi trebala prižiti dokaz ekspanzije tijekom vremena, što bi bio crveni pomak u svemiru koji se širi.

Brojeći galaksije na svakom crvenom pomaku, trebalo bi se uočiti da se gustoća galaksija smanjuje kako se svemir širi. To znači da bi se očekivao sustavan trend niže gustoće ili koncentracije galaksija pri nižim crvenim pomacima. Prelazak s višeg na niži crveni pomak u svemiru koje se širi podrazumijeva prelazak iz ranijeg vremenskog razdoblja u novije vremensko razdoblje.

m.caltech.edu

Slika 1 prikazuje pretpostavljenu kozmičku povijest svemira prema standardnoj kozmologiji velikog praska. Crveni pomak je prikazan na gornjoj strani i odgovarajuće vrijeme, računajući unatrag od navodnog velikog praska, prije 13,7 milijardi godina, prikazano je na donjoj osi. ‘Rekombinacija’ je naziv dan teoretskom razdoblju kada su se atomi kondenzirali iz vruće plazme vatrene lopte velikog praska koja se hladi. Nakon toga navodno je nastupilo razdoblje kozmičkog ‘mračnog doba’ prije prvih zvijezda i formiranja galaksija. Nakon toga, navodno je uslijedilo razdoblje nazvano "reionizacija" kada su se atomi neutralnog vodika u intergalaktičkom mediju ionizirali zbog svjetlosti, jer su se počele formirati zvijezde i galaksije, pa je intergalaktički medij elektromagnetskom zračenju postao proziran (tj. više nije bio u tami). To znači da bi danas trebali biti u stanju otkriti emisije iz tih ioniziranih atoma.

Sada se na osnovu istraživanja HUDF galaksija tvrdi da promatramo formiranje galaksija na početku ere reionizacije. Za potonje se pretpostavlja da se dogodio u razdoblju između z = 12 i z = 8 kako je prikazano na slici 1 (između točkastih linija označenih s Hubble 2012 i Hubble 2009). Prije ovog razdoblja reionizacije sva se radijacija na valnim duljinama, u skladu s stanjima neutralnog vodika, apsorbirala i stoga je to razdoblje nazvano kozmičko 'mračno doba'. Ti atomi su, prema teoriji, apsorbirali, a ne emitirali svjetlo, odatle naziv.

Nakon mračnog doba opisuje se proces formiranja galaksija:

“Današnji modeli formiranja galaksija slijede sliku u kojoj se oreoli tamne tvari formiraju kolapsom bez sudara, nakon čega barioni padaju u te potencijalne bunare, zagrijavaju se do virijalne temperature, a zatim se hlade i kondenziraju u centrima aureola formirajući galaksije kakve poznamo danas. Ukratko, barioni padaju u gravitacijske potencijale ‘aureola’ tamne tvari u isto vrijeme kada te aureole rastu u veličini, hijerarhijski agregirajući male grude u veće.”⁷ [naglasak dodan]

goodnews.ws

Pogledajte ove epohe ili crvene pomake i vidjet ćete rast strukture, progresivno povećanje gustoće galaksija od crvenog pomaka z = 12 do z = 8. Zapamtite, smanjenje crvenog pomaka (z) podrazumijeva naprijed usmjerenu strelicu vremena od navodnog velikog praska prema sadašnjosti. Nakon z = 8 trebali biste vidjeti smanjenje gustoće zbog širenja svemira. Svo to vrijeme svemir se navodno širio, ali rast strukture (tj. veličina i broj galaksija po jedinici volumena) u razdoblju crvenog pomaka z = 12 do z = 8 nadmašuje disipacijski učinak ekspanzije.

To je ilustrirano na slici 2, sastavljenoj na osnovu podataka dobivenih tijekom 10 godina promatranja pomoću teleskopa Hubble, nazvanoj Hubble eXtreme Deep Field (XDF). Tu vidite povećanje gustoće od udaljenijeg okvira "više od 9 milijardi godina" do srednjeg okvira s oznakom "5 milijardi do 9 milijardi godina", a zatim smanjenje gustoće prema najbližem ili novijem okviru označenom "manje od 5 milijardi godina’.

To je ono što tvrdi jedna nova studija.⁸ U podacima XDF-a identificirano je 7 galaksija na crvenom pomaku z ~ 9, 1 galaksija na z ~ 10 i 1 galaksija na z ~ 11. Proučavali su ultraljubičastu (UV) emisiju svjetlosti za koju se pretpostavlja da označava stvaranje zvijezda (stoga rast strukture ili 'evolucija') i zaključili,

“ … ubrzana evolucija iznad z ~ 8, z ~ 8, i označava vrlo brzo gomilanje galaksija s M_UVmag unutar samo ~200 Myr od z ~ 10 do z ~ 8, u srcu kozmičke reionizacije.”

Uz iznimno oskudne dokaze, to znači da je, zbog nekoliko svijetlih galaksija koje su promatrali između crvenog pomaka z ~ 8 i z ~ 10 i njihovih UV zračenja, zaključeno kako je došlo do ubrzane evolucije veličine galaksija. Ali to nije niti poanta.

Zaključak

Jesu li dokazi uistinu u skladu sa širenjem svemira ili ne? Pa, to je dvosmisleno.^9,10 Ono što ostaje jest "dobra" priča koja se temelji na opažanjima koja se oslanjaju na nedokazive pretpostavke i koje su ili u skladu sa svemirom koji se širi ili su u sukobu s tom idejom. Kada su u sukobu s tom pričom, u standardnom modelu velikog praska ‘dugmad se okrene’, tako da se postigne podudaranje s bilo kojim dokazima. Evolucija veličine galaksija se koristi za suprotstavljanje tim naizgled kontradiktornim dokazima. To znači da, bez obzira na to kakva su opažanja ponuđena, na ovaj ili onaj način, uvijek se može pronaći alternativno objašnjenje. Nažalost, to je sama priroda kozmologije velikog praska. Nije ni čudo da je znatan i sve veći broj čak i sekularnih fizičara i kozmologa frustriran time nazivaju i to nazivaju neopravdanim gušenjem razmišljanja – koje čak seže i do odbijanja objavljivanja/financiranja alternativnih ideja, bez obzira na kvalitetu. Vidi Secular scientists blast the big bang.

Komentar na ovaj članak (dodao John Hartnett 8. rujna, 2014.)

Moj (ne-biblijsko-kreacionistički) prijatelj Hilton Ratcliffe, južnoafrički astronom i autor, objavio je sljedeće na FaceBook-u, dijeleći link na ovaj članak na mojoj stranici. Sljedeće (objavljeno uz njegov pristanak) ističe pravu prirodu bitke. To nije znanost, nego filozofija i ideologija.

Preporučene bilješke

1. i.e. shifted towards the red end of the spectrum. Natrag na tekst.
2. Hubble, E. and Tolman, R.C., Two methods of investigating the nature of nebular red-shift, Astrophys. J. 82:302–307, 1935. Natrag na tekst.
3. Marmet, L. On the Interpretation of Red-Shifts: A Quantitative Comparison of Red-Shift Mechanisms, marmet.org. Natrag na tekst.
4. See also Hartnett, J.G., Universe: Expanding or static?, biblescienceforum.com. Natrag na tekst.
5. Universe is Not Expanding After All, Controversial Study Suggests, 23 May 2014, sci-news.com. Natrag na tekst.
6. Lerner, E.J., Falomo, R., and Scarpa, R., UV surface brightness of galaxies from the local universe to z ~ 5, Int. J. Mod. Phys. D, DOI: 10.1142/S0218271814500588, 2014; available at arxiv.org. Natrag na tekst.
7. Ratra, B., and Vogeley, M.S., The Beginning and Evolution of the Universe, Pub. Astron. Soc. Pac. 120(865):235–265, 2008. Natrag na tekst.
8. Oesch, P.A., et al., Probing the dawn of galaxies at z ∼ 9–12: New constraints from HUDF12/XDF and CANDELS data, Astrophys. J. 773:75, 2013. Natrag na tekst.
9. Hartnett, J. G., Does observational evidence indicate the universe is expanding? part 1: the case for time dilation, J. Creation 25(3):109–114, December 2011; creation.com/expanding-universe-1. Natrag na tekst.
10. Hartnett, J. G., Does observational evidence indicate the universe is expanding? part 2: the case against expansion, J. Creation 25(3):115–120, December 2011; creation.com/expanding-universe-2. Natrag na tekst.