Malo je koje znanstveno područje danas toliko izloženo propitivanju temeljnih ideja kao kozmologija; na redu je pitanje starosti: svemir je možda dvostruko stariji nego što mislimo, kaže nova studija.
O čemu govorimo kad govorimo o starosti nečega? U fizici se pitanje starosti svodi na mjerenje vremena: koliko je vremena prošlo od nastanka do danas. A kako vrijeme mjerimo? Od pješčanog do atomskog sata uvijek na isti način. Mjerimo broj ponavljanja neke periodične pojave. Pa onda uspoređujemo. Na primjer, za određivanje naše starosti uspoređujemo vremensko trajanje od našeg rođenja do danas s vremenskim trajanjem okretanja Zemlje oko Sunca (što je periodična pojava čiji broj ponavljanja možemo brojiti).
Prema standarnom modelu kozmologije svemir je star 13,8 milijardi godina
S čim uspoređujemo vremensko trajanje od nastanka svemira do danas? I koje ponavljanje tu brojimo? Ni sa čime i ništa ne brojimo. Ta pitanja pretpostavljaju izravno mjerenje vremena, a starost svemira ne mjerimo izravno. Starost svemira računamo iz matematičkog modela na temelju mjerenja nekih drugih veličina, koje jesu mjerljive. Dakle, opet je u pozadini neki model koji je, po definiciji, privremen. On je trenutačno najbolje objašnjenje činjenica koje smo dosad prikupili i potencijalno promjenjiv u svjetlu novih podataka. Što se starosti svemira tiče, zadnja i najpreciznija mjerenja kozmoloških parametara dao je satelit Planck. S tim podacima, a prema standardnom modelu fizičke kozmologije, svemir je star 13,787 milijardi godina, plus/minus 20 milijuna godina. No, model je, ponavljam, privremen. Vrijedi sve dok neki novi podaci ne pokažu da ga treba korigirati.
Nedavna opažanja koja tresu temelje standardnog modela kozmologije
Novi instrumenti donose nove podatke koji mijenjaju naše spoznaje. Obično to bude pomalo i očekivano, a ponekad naglo i skroz neočekivano. Svemirski teleskop James Webb, kao vodeći instrument u području infracrvene astronomije, dosad je već potvrdio mnoga očekivanja astronoma, ali i donio neočekivani ulov od kojeg boli glava. Na vrlo velikoj udaljenosti (što zbog konačne brzine svjetlosti znači vrlo daleku prošlost odnosno jako mladi svemir) otkrio je galaksije čije karakteristike pokazuju priličnu starost. Drugim riječima, u premladom svemiru imamo prestare galaksije. Nešto kao: otkrili smo djecu stariju od svojih roditelja. Ili: nešto u cijeloj priči ne štima. Ako su podaci točni, čeka nas puno posla. Model treba korigirati, možda malo, a možda drastično.
Iz Kanade na indijski način
Rajendra Gupta, profesor fizike sa Sveučilišta u Ottawi, objavio je prošli tjedan teorijski rad JWST early Universe observations and 𝚲CDM cosmology u renomiranom astronomskom časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Gupta je kontroverzna opažanja svemirskog teleskopa James Webb (starih galaksija u mladom svemiru) pokušao objasniti na način kojem je inače sklon: vremenski promjenjivim „konstantama”. Konkretno, u svojem je modelu dopustio da se s vremenom mijenjaju konstante vezanja: one konstante koje određuju jakost fundamentalnih međudjelovanja.
Sama ideja nije nova. Relativno nov je samo kontekst. I naravno, kao i uvijek s novim teorijskom modelima, pitanje je funkcionira li to rješenje u fizičkoj stvarnosti ili samo u matematičkom svijetu. Za to nam trebaju eksperimentalne ili opažačke potvrde. Ne ove od teleskopa James Webb koje su bile motivacija za Guptinu studiju, nego neke druge, neovisne, koje bi pokazale da se konstante vezanja stvarno s vremenom mijenjaju na takav način koji je pretpostavio Gupta.
Nekonstantne konstante
Tehnički detalji gore spomenutog članka nisu prikladni za popularizacijski članak. Puno je tenzorskog računa s Friedmannovim jednadžbama, koje su izvedene iz Einsteinovih jednadžbi opće teorije relativnosti, i u ovom slučaju začinjene s dvije prilično stare teorijske hipoteze: Zwickyjevoj o umornoj svjetlosti i Diracovoj o promjenjivim konstantama vezanja. Filozof i franjevac iz 14. stoljeća, William Occam, vjerojatno bi ovdje Gupti dao svoj standardni savjet koji danas nazivamo Occamova oštrica: štedljivo s hipotezama, što manje to bolje. Jer, s puno pretpostavki možete načelno dobiti model koji objašnjava što god želite. Rajendra Gupta dobio je model koji predviđa svemir oko 26 milijardi godina. Dovoljno da u priču lijepo sjednu one “nemoguće galaksije” koje je opazio teleskop Jamesa Webba.
I za kraj treba reći da u astronomiji nije nepoznato da konstanta prestane biti konstanta. Edwin Hubble otkrio je, 1929. godine, linearnu ovisnost brzine udaljavanja galaksija o njihovoj udaljenosti što danas nazivamo Hubbleovim zakonom. Konstantu proporcionalnosti u tom zakonu nazivamo Hubbleovom konstantom. No, u širem kontekstu ta „konstanta” nije konstanta. Naime, samo njezinu sadašnju vrijednost (iz zemaljske perspektive, jer ne postoji jedinstveno sada za cijeli svemir) nazivamo Hubbleovom konstantom i označavamo s H0. Ranije u kozmološkoj povijesti njezina je vrijednost bila drukčija pa općenito govorimo o Hubbleovom parametru H(t). Načelno, tako bi se mogle ponašati i konstante vezanja. Mogle bi. No, to tek treba utvrditi.
Izvor: bug.hr
