Czy wiek Wszechświata został źle oszacowany?

Od wielu lat podręczniki astronomii podają, że Wszechświat ma około 13,8 miliarda lat. Wiek ten został wyznaczony na podstawie obserwacji promieniowania tła oraz rozszerzania się kosmosu i jest zgodny z obowiązującym modelem kosmologicznym ΛCDM.

W ostatnich latach pojawiła się jednak hipoteza, która wzbudziła ogromne zainteresowanie mediów i części środowiska naukowego. Według niej Wszechświat może mieć nawet 26,7 miliarda lat, czyli niemal dwa razy więcej, niż wynika z obecnych modeli.

Czy oznacza to, że współczesna kosmologia się myli? Niekoniecznie. Teoria ta jest jedną z alternatywnych propozycji wyjaśniających pewne problemy obserwacyjne i wciąż pozostaje przedmiotem naukowej dyskusji.

Skąd wzięła się liczba 26,7 miliarda lat?

Hipoteza została przedstawiona w 2023 roku przez kanadyjskiego fizyka Rajaendrę Guptę z Uniwersytetu w Ottawie.

Badacz zaproponował zmodyfikowany model ewolucji Wszechświata, który łączy dwa wcześniej znane pomysły:

  • zmienne tempo upływu czasu w kosmosie,
  • tzw. "zmęczone światło" (tired light), czyli hipotezę zakładającą, że światło podczas podróży przez ogromne odległości może stopniowo tracić energię.

Według tego modelu wiek Wszechświata wynosi około 26,7 miliarda lat.

Dlaczego powstała taka hipoteza?

Jednym z powodów były obserwacje wykonane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST).

Już podczas pierwszych miesięcy działania teleskop odkrył niezwykle odległe galaktyki, które wydawały się zaskakująco dobrze rozwinięte.

Niektóre z nich:

  • posiadały dużą masę,
  • miały uporządkowaną strukturę,
  • zawierały wiele gwiazd.

Według standardowego modelu kosmologicznego takie galaktyki mogły powstać zbyt szybko po Wielkim Wybuchu.

To właśnie ten problem skłonił część badaczy do poszukiwania alternatywnych wyjaśnień.

Na czym polega teoria 26,7 miliarda lat?

Model zaproponowany przez Guptę nie neguje Wielkiego Wybuchu.

Zakłada jednak, że obecnie stosowane metody interpretacji światła docierającego z bardzo odległych galaktyk mogą być niepełne.

W jego modelu:

  • czas w różnych epokach Wszechświata miałby płynąć inaczej, niż zakłada standardowa kosmologia,
  • światło mogłoby podczas swojej podróży tracić niewielką ilość energii z innych powodów niż samo rozszerzanie się przestrzeni.

Po uwzględnieniu tych efektów obliczony wiek Wszechświata wzrasta do około 26,7 miliarda lat.

Czym jest hipoteza „zmęczonego światła”?

Jednym z najbardziej kontrowersyjnych elementów tej propozycji jest koncepcja "zmęczonego światła".

Hipoteza ta pojawiła się już niemal sto lat temu.

Zakłada ona, że fotony przemierzające miliardy lat świetlnych stopniowo tracą energię, przez co ich długość fali rośnie.

To mogłoby częściowo wyjaśniać obserwowane przesunięcie ku czerwieni bez konieczności przypisywania go wyłącznie rozszerzaniu się Wszechświata.

Problem polega na tym, że klasyczna wersja tej hipotezy nie potrafi wyjaśnić wielu innych obserwacji astronomicznych i dlatego została odrzucona przez większość kosmologów.

Gupta wykorzystał jednak jej zmodyfikowaną wersję jako jeden z elementów swojego modelu.

Czy oznacza to, że Wielki Wybuch był wcześniej?

Tak.

Jeżeli Wszechświat rzeczywiście miałby 26,7 miliarda lat, oznaczałoby to, że Wielki Wybuch nastąpił znacznie wcześniej, niż obecnie przyjmujemy.

Nie zmieniałoby to jednak samej idei Wielkiego Wybuchu.

Zmianie uległaby przede wszystkim oś czasu opisująca rozwój kosmosu.

Galaktyki miałyby znacznie więcej czasu na:

  • powstawanie,
  • wzrost,
  • zderzenia,
  • tworzenie ciężkich pierwiastków.

Jak reagują naukowcy?

Większość kosmologów podchodzi do tej hipotezy z dużą ostrożnością.

Model ΛCDM nadal bardzo dobrze wyjaśnia ogromną liczbę obserwacji, między innymi:

  • mikrofalowe promieniowanie tła,
  • rozmieszczenie galaktyk,
  • skład chemiczny najstarszych gwiazd,
  • ewolucję struktur kosmicznych.

Zdaniem wielu specjalistów pojedyncza alternatywna teoria musi wyjaśniać wszystkie te zjawiska równie dobrze lub lepiej niż obecny model.

Na razie propozycja wieku 26,7 miliarda lat nie zdobyła szerokiej akceptacji.

Czy odkrycia teleskopu Jamesa Webba podważają obecną kosmologię?

Nie.

Choć pierwsze obserwacje JWST rzeczywiście zaskoczyły astronomów, kolejne analizy pokazały, że część początkowych szacunków dotyczących mas i wieku najstarszych galaktyk wymagała korekty.

Ponadto współczesne symulacje komputerowe coraz lepiej pokazują, że galaktyki mogły ewoluować szybciej, niż wcześniej przypuszczano.

Oznacza to, że wiele obserwacji można pogodzić z obowiązującym modelem, choć niektóre pytania nadal pozostają otwarte.

Dlaczego takie alternatywne teorie są ważne?

Nauka rozwija się poprzez testowanie różnych hipotez.

Nawet jeśli większość z nich okaże się błędna, pomagają one sprawdzić granice obowiązujących modeli i wskazują, które obserwacje wymagają dokładniejszych badań.

Historia nauki pokazuje, że przełomowe odkrycia często zaczynały się od zadawania pytań, które początkowo wydawały się sprzeczne z powszechnie przyjętymi poglądami.

Dlatego alternatywne modele kosmologiczne są cennym elementem procesu naukowego, pod warunkiem że można je zweryfikować za pomocą obserwacji i eksperymentów.

Co może rozstrzygnąć ten spór?

Odpowiedzi mogą dostarczyć kolejne lata obserwacji prowadzonych przez:

  • Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba,
  • Obserwatorium Vera C. Rubin,
  • przyszłe teleskopy kosmiczne i naziemne.

Im więcej danych astronomowie zgromadzą o najdalszych galaktykach, tym łatwiej będzie sprawdzić, czy standardowy model wymaga jedynie drobnych poprawek, czy też potrzebna będzie głębsza zmiana naszego rozumienia ewolucji Wszechświata.

Podsumowanie

Hipoteza mówiąca, że Wszechświat ma 26,7 miliarda lat, jest jedną z najciekawszych alternatywnych propozycji współczesnej kosmologii. Powstała jako próba wyjaśnienia obserwacji bardzo dojrzałych galaktyk odkrytych we wczesnym Wszechświecie i zakłada zmodyfikowany sposób interpretacji światła docierającego z odległych obiektów.

Obecnie zdecydowana większość naukowców nadal uznaje, że najlepszym opisem ewolucji kosmosu pozostaje model ΛCDM, zgodnie z którym Wszechświat ma około 13,8 miliarda lat. Teoria 26,7 miliarda lat nie została potwierdzona i nie jest częścią naukowego konsensusu, ale stanowi interesujący przykład tego, jak nowe obserwacje mogą inspirować do stawiania odważnych pytań i poszukiwania nowych wyjaśnień dotyczących historii Wszechświata.