Powyżej,
abstrachując od równania Friedmanna, określiliśmy widomy wiek Wszechświata w
epoce kwazarów na, powiedzmy, siedem miliardów lat. Powróćmy do tego wątku. Jak
już wielokrotnie wspominałem, zgodnie z wiarygodnymi (w każdym razie nie moimi)
obliczeniami, już około półtora (do dwóch) miliarda lat po Wielkim Wybuchu
zaistniały warunki umożliwiające koncentrację materii wystarczającą do tego by
utworzyły się pierwsze złożone obiekty świecące, układy gwiazd, mające ewoluować w
kierunku kwazarów, będących, zgodnie z przyjętym tu poglądem, obiektami
protogalaktycznymi. Wyniki tych obliczeń przedstawili między innymi George
Smoot i Keay Davidson w swej książce: „Narodziny galaktyk” (Wydawnictwo CIS, Warszawa
1996). To nawet pasuje, gdyż, jak wynika z naszych obliczeń opartych na prawie
Hubble’a, wybrany przez nas kwazar (OQ 172, z =
3,53) dziś znajduje się w odległości 13,61
miliarda lat świetlnych od nas, czyli reprezentuje to, czym był Wszechświat około
półtora miliarda lat po Wielkim Wybuchu. (Tak na marginesie, zauważmy, że już w
tych odległych czasach istniała niejednorodność przestrzennego rozkładu materii
tak intrygująca dziś astronomów.)
I tu właśnie
czeka nas niespodzianka. Jak bowiem pogodzić tę tak obiecującą zbieżność z tym,
że nasz kwazar, w naszych oczach jest dużo starszy (bardziej
zaawansowany w rozwoju), że jawi się nam jako obiekt we Wszechświecie
istniejącym już ponad sześć (6,33)
miliardów lat (a nie półtora)? Czy sprzeczność? Do kwestii tej ustosunkowałem
się już wcześniej, ale nie zawadzi zająć się nią w innym nieco kontekście.
Zobaczymy dalej.
I jeszcze jedno
pytanie: Co było wcześniej, przed kwazarami, już będącymi przecież obiektami dość
zaawansowanymi pod względem organizacji struktur materialnych? Dlaczego nie
widzimy struktur starszych, stanowiących wcześniejszy etap ewolucji? Widocznie
zjawisko kwazara poprzedzał etap energetycznie znacznie mniej wydajny, a właściwie bardziej rozproszony, gromadzenia
się materii i tworzenia się pojedyńczych gwiazd. [Wówczas, w związku z dużo
mniejszymi rozmiarami Wszechświata, prawie cała przestrzeń wypełniona była
gazem, z którego tworzyć się mogły gwiazdy. Niejednorodności (obszary pustki)
były mniej wyraźne. Dziś ten sam gaz, gdyby miał wypełniać całą przestrzeń,
byłby zbyt rozproszony, by mogły utworzyć się gwiazdy. Wszystko ma swój czas.
Ta słynna sentencja z Biblii dotyczy również tego.] Choć pierwsze gwiazdy
istniały już co najmniej miliard lat wcześniej, ich (nawet) łączna wydajność świetlna,
z powodu rozproszenia, była zbyt mała byśmy mogli je dziś dostrzec. W tym widzieć można przyczynę rzekomego
braku materii świecącej nieco dalej (dawniej) niż kwazary. Przypomina to
zjawisko supernowej, która pojawia się jakby z niczego, tam gdzie dotąd istniał
obiekt na tyle słaby, by nie być widocznym nawet przez największe teleskopy.
Jakieś szanse na dostrzeżenie tych najstarszych gwiazd dają poczynania
aktualne: budowa gigantycznych teleskopów naziemnych (jak wyżej wspomniałem) i
rozwój obserwacyjnych technik satelitarnych, w tym budowa nowego pokolenia
obserwatoriów orbitalnych. Zasłużony teleskop Hubble kończy już bowiem swą
zaszczytną misję. Jednak nawet te ogromne teleskopy na nic się nie zdadzą w
odniesieniu do czasów jeszcze odleglejszych. To zrozumiałe. Materia świecąca
jeszcze wówczas nie istniała. Dopiero zagęszczała się by utworzyć pierwsze gwiazdy. One przy tym zaczęły
się formować dopiero po ok. 200 milionach lat. Obserwacyjnie określa się ten
dosyć długi przedział czasowy mianem epoki ciemności. Mamy tu coś w rodzaju
luki, przerwy w życiorysie, trwającej około pół miliarda lat. Dziś, dzięki
burzliwemu rozwojowi techniki obserwacyjnej, zaczynamy już dostrzegać poświatę
rozproszonych pierwszych gwiazd, jeszcze zanim zaczęły one tworzyć zgrupowania
ewoluujące ku formom pregalaktyk. Jest to zbieżne z moimi (i nie tylko moimi)
przypuszczeniami.
Nie można w tym kontekście pominąć promieniowania tła, odkrytego
przez Penziasa i Willsona. Jest ono reliktem (mimo wszystko) czasów, w których
promieniowanie elektromagnetyczne
zaistniało stając się dominującym medium (być może od razu tak było – bez
anihilacji). Podczas przemiany fazowej (wraz z zakończeniem się fazy Urela), energia kinetyczna uporządkowanej, a przy tym gwałtownej
ekspansji, zdyssypowała w znacznej mierze. Pojawił się
chaos, a więc i temperatura, przypominam, że najwyższa w historii. Wtedy
właśnie pojawiło się też promieniowanie reliktowe. Jest to zatem promieniowanie
o charakterze cieplnym. Sądzi się, że w samych początkach doszło do anihilacji
ogromnej liczby cząstek z ich antycząstkami. Czy to jednak dawałoby
promieniowanie o charakterze cieplnym? Wątpię. Dzisiejsze
tumaczenie, dlaczego promieniowanie tła ma charakter cieplny, nie zadawala.
Hipotetyczny proces inflacyjny także nie prowadzi do „cieplności” tego
promieniowania. Promieniowanie
reliktowe-cieplne pojawiło się wraz z cząstkami masywnymi, ale do anihilacji,
moim skromnym zdaniem nie doszło. Powstała tylko materia. Fotony pojawiły się
przed cząstkami masywnymi – jak zobaczymy, w serii
poświęconej grawitacji dualnej, w pierwszej niszy energii potencjalnej. Zauważmy, że
mimo wszystko asymetria między materią i antymaterią, istniała. Anihilacja
wcale nie wyjaśnia nieistnienia antymaterii, nie wyjaśnia asymetrii. O tym,
kiedy dominować będzie antymateria, też coś napiszę.
Tak dla
przypomnienia, zerowa masa fotonów odpowiada zerowej masie grawitacyjnej
Wszechświata w momencie zakończenia Ureli. [Zgodnie z mniemaniem bardzo wielu,
promieniowanie tła jest reliktem czasów, gdy nastąpiło oddzielenie materii
substancjalnej od promieniowania, tak zwane rozprzężenie, ok. pół miliona lat
od początku ekspansji. To uproszczenie. Promieniowanie to istniało przecież
dawniej. Chodzi tylko o to, że czas rozprzężenia stanowi punkt odniesienia. W
artykule poświęconym promieniowaniu reliktowemu wykorzystałem to do wstępnego
oszacowania, nie najgorszego, długości fali
przewidywanego reliktowego promieniowania tła.]
Wróćmy do
poprzedniego wątku. Jeśli przyjmiemy, że we Wszechświecie mającym wszystkiego
nie więcej, niż półtora miliarda lat, zgodnie z teoretycznymi obliczeniami, na
które powołałem się wcześniej, istniała już materia świecąca, tworząca
wyodrębnione zgrupowania gwiazd (zalążek przyszłych galaktyk), względne
przesunięcie jej widma ku „czerwieni” powinno sięgać ok. 20-tu. [To nie tylko
moje oszacowanie.] Poniżej wykonamy odpowiednie obliczenie. Dla przypomnienia, wiek Wszechświata w czasach
kwazarów (tych wykrytych i znanych) zgodnie z naszymi obliczeniami wynosi,
powiedzmy, 5 – 7 miliardów lat). Serię
widmową Balmera (w laboratorium światło widzialne) odebralibyśmy (w przypadku z
= 20) dopiero w dalekiej poczerwieni. Wątpliwe, czy dziś byłaby wykrywalna
środkami pozostającymi do naszej dyspozycji, choć pewną nadzieję dają
umieszczane ostatnio na orbicie okołoziemskiej, teleskopy do badań w zakresie
podczerwieni. Przykładem może być wysłany w sierpniu 2003 roku, „The Spitzen
Space Telescope”. Wzbudza także nadzieję jak już wspomniałem, budowa gigantycznych
teleskopów nowego pokolenia, budowanych aktualnie (i niedawno zbudowanych), o
średnicy zwierciadeł przekraczającej 10m. Jak już wiemy, za kilka lat będziemy mieli już teleskop o średnicy 30m.
Na tym się jednak możliwości nie kończą. Prawdziwym rekordzistą byłby teleskop
ziemno-satelitarny. Otóż satelita stacjonarny znajdowałby się dokładnie w
ognisku gigantycznego teleskopu naziemnego, o średnicy zwierciadła na przykład
100km (zbudowanego z segmentów zsynchronizowanych ze sobą). Takie trzy teleskopy, odpowiednio rozmieszczone, mogłyby objąć
znaczną połać nieba. To tylko pomysł, który nasunął mi się podczas pisania tego
tekstu. Niech specjaliści orzekną, na ile to jest realne.
Wróćmy do zasygnalizowanego powyżej problemu
„rozbieżności” między wiekiem kwazarów obliczonym w oparciu o prawo Hubble’a, a
wiekiem wyliczonym ze wzoru [I]. Przede wszystkim obiekty te widzimy jako rozwinięte, o
określonych stabilnych już cechach morfologicznych i energetycznych. Już sądząc
po tym, moglibyśmy określić z grubsza wiek Wszechświata w czasach kwazarów. Gdy
patrzymy na nie, widzimy tym Wszechświat mający, powiedzmy, sześć z hakiem
miliardów lat (w odniesieniu do kwazara, którym zajęliśmy się na samym
początku). Przedstawia on sobą Wszechświat sprzed około dziewięciu miliardów lat.
Wynik ten otrzymaliśmy bazując na szczególnej teorii względności. Te same
kwazary znajdują się dziś w odległości, powiedzmy, że około trzynastu miliardów
lat świetlnych od nas, czyli tylko dwa miliardy lat świetlnych od horyzontu.
Sprzeczność? Niekoniecznie. Otóż prędkość kwazarów jest stała w czasie i nie
zmienia się przez wszystkie miliardy lat historii, a wartość stałej H użytej
w naszych obliczeniach odpowiada czasom dzisiejszym. Oto korzyść z przyjęcia, już wcześniej, tezy o stałości prędkości względnej obiektów
o znaczeniu kosmologicznym. Na podstawie tego wiemy jaka jest dziś
odległość kwazarów (także w porównaniu z promieniem horyzontu). Wszak także
odległość (dzisiejszą) horyzontu wyznaczyliśmy używając dzisiejszej
wartości współczynnika H. O tym, jak są daleko od nas wiemy tylko na podstawie
ich prędkości (przesunięcie widma ku czerwieni). A jednak patrzmy na nie od
samego początku będąc świadkami ich stopniowego (wolniejszego niż u nas, ze
zrozumiałych powodów) rozwoju. Dziś, niezależnie od aktualnej odległości,
przedstawiają sobą obiekty w jakimś tam stopniu zaawansowane ewolucyjnie, choć
dużo młodsze niż my. Nie istnieje więc żadna sprzeczność. Gdybyśmy mogli,
patrzylibyśmy cały czas, miliardy lat na ich spowolniony (powolniejszy niż
nasz) rozwój. Jednak my, ludzie, możemy dowiedzieć się o tej ewolucji tylko na
podstawie obserwacji dużej liczby obiektów reprezentujących sobą różne stadia
rozwoju, od kwazara do dzisiejszych galaktyk. Jakie to
proste, aż nie chce się wierzyć. Już w liceum można uczyć kosmologii.
Przedstawiona tu została „Wielka Pomyłka”,
tak to nazwałem. To brzmi bardzo prowokacyjnie i może wywołać reakcje nawet
irracjonalne (nie wnikam w psychosomatyczne).
Czy zmienić to na, powiedzmy, „Poważne Niedopasowanie”? Właściwie, czy ważne
jak nazwiemy coś, co wymaga dodakowych przemyśleń, a przede wszystkim badań,
nie tylko przy biurku? Bardzo prawdopodobne, że chodzi tu o moją pomyłkę... Nie
bacząc na to brnąć będę jednak dalej, bo to dopiero (nawet nie) półmetek. Jakie
są dalsze konsekwencje innego podejścia, zobaczymy
dalej. Najpierw jednak dadzą się słyszeć reakcje sporej części czytelników,
gromkie i wcale nie przyjazne. To naturalne. Proszę więc Was, szanowni
gwałtownicy o zwrócenie uwagi na to, że pisząc to wszystko, przedstawiłem
określony proces myślowy, głośne rozważania, a nie nowe, zobowiązujące prawdy
objawione. Wam wystarczą te stare. Oprócz tego, bardzo dużo jeszcze przed nami. Trzeba więc
oszczędzać amunicję.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz