Pozorovania z teleskopu James Webb Space Telescope postupne odhaľujú napätie medzi tým, čo vidíme vo vesmíre, a tým, čo predpokladajú súčasné kozmologické modely. Nejde o jeden izolovaný objav, ale o súbor dát, ktoré sa opakujú naprieč viacerými pozorovacími programami. Výsledok je znepokojujúci: vesmír v prvých stovkách miliónov rokov po veľkom tresku vyzerá výrazne „vyspelejší“, než by mal byť.
Galaxie, ktoré vznikli príliš skoro
James Webb pozoruje galaxie z obdobia, keď mal vesmír len približne 300 až 500 miliónov rokov. Podľa štandardného modelu by v tomto čase mali existovať len malé, nepravidelné proto-galaxie s nízkou hmotnosťou. Dáta však ukazujú niečo iné:
- masívne a kompaktné galaxie
- vysoký obsah hviezdnej hmoty
- známky organizovanej štruktúry
Takéto objekty by podľa dnešných simulácií mali vznikať o stovky miliónov rokov neskôr.
Tvorba hviezd, ktorá nedáva zmysel
Aby tieto galaxie stihli narásť do pozorovaných rozmerov, museli by vytvárať hviezdy extrémne rýchlym tempom. Modely pritom počítajú s viacerými „brzdami“ – spätnou väzbou supernov, zahrievaním plynu a postupným gravitačným kolapsom.
Pozorovania však naznačujú, že v ranom vesmíre tieto obmedzenia buď nefungovali, alebo fungovali úplne inak. Tempo tvorby hviezd je podľa dát ťažko zlučiteľné so známou fyzikou.
[Galaxia Veľké koleso (stred) existovala skôr, než sa očakávalo, počas prvých 2 miliárd rokov vesmíru]
Nejde o chybu meraní
Prvé reakcie boli opatrné. Uvažovalo sa o nesprávnom určení vzdialeností, vplyve kozmického prachu či chybách v odhade červeného posunu. Lenže:
- spektroskopické merania potvrdzujú extrémne vzdialenosti
- podobné galaxie sa objavujú v rôznych oblastiach oblohy
- výsledky sa opakujú naprieč nezávislými tímami
To výrazne znižuje pravdepodobnosť, že ide len o štatistickú anomáliu alebo chybu prístrojov.
Pod tlakom je základný model vesmíru
Najväčší problém má štandardný kozmologický model ΛCDM, ktorý stojí na kombinácii temnej hmoty, temnej energie a postupného hierarchického rastu štruktúr. James Webb naznačuje, že tento rast mohol byť v ranom vesmíre:
- rýchlejší, než model dovoľuje
- ovplyvnený inými vlastnosťami temnej hmoty
- alebo riadený mechanizmami, ktoré zatiaľ nepoznáme
To neznamená, že je model nesprávny ako celok, ale že môže byť neúplný.
Kde sa berie „neznáma fyzika“
Vedci zatiaľ hovoria opatrne, no v odbornej diskusii sa objavujú viaceré možnosti:
- nové interakcie alebo vlastnosti temnej hmoty
- skorá fáza temnej energie, ktorá ovplyvnila vývoj štruktúr
- úpravy gravitácie v extrémnych podmienkach raného vesmíru
- neznáme mechanizmy chladenia plynu, ktoré urýchlili tvorbu hviezd
Žiadna z týchto hypotéz zatiaľ nemá dostatok dôkazov, no samotný fakt, že sú vážne zvažované, ukazuje rozsah problému.
[Jedna z prvých snímok zachytených JWST ukazuje galaktický zhluk SMACS 0723 tak, ako vyzeral pred 4,6 miliardami rokov]
James Webb nepriniesol jeden revolučný objav, ale sériu pozorovaní, ktoré systematicky narážajú na limity dnešných teórií. Ide o podobnú situáciu, aká v minulosti viedla k zásadným posunom vo fyzike – nie k zrušeniu existujúcich zákonov, ale k ich rozšíreniu.
Ak sa tieto výsledky potvrdia aj ďalšími pozorovaniami, kozmológia bude musieť prehodnotiť, ako presne fungoval vesmír v prvých stovkách miliónov rokov svojej existencie. A práve tam sa môže skrývať fyzika, ktorú zatiaľ len tušíme.
James Webb Space Telescope galaxia veľký tresk kozmologický model ΛCDM temná hmota temná energia gravitácia tvorba hviezd
Komentáre