Ile lat ma Wszechświat? Może być nawet dwa razy starszy niż sądzono

- Nasz nowo opracowany model wydłuża czas powstawania galaktyk o kilka miliardów lat, dzięki czemu Wszechświat ma 26,7 miliarda lat, a nie 13,8, jak wcześniej szacowano – mówi Rajendra Gupta. To może wyjaśniać, dlaczego najodleglejsze obserwowane przez nas galaktyki wyglądają zaskakująco dojrzale, choć według dotychczasowych szacunków powinny istnieć zaledwie od pół miliarda lat.

Praca Gupty została opublikowana w czasopiśmie "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" (DOI: 10.1093/mnras/stad2032).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Astronomowie jeszcze w XIX wieku zauważyli, że światło, którego źródło leży w znacznej odległości od Ziemi, jest przesunięte ku czerwieni. Zjawisko to polega na przesunięciu w stronę większych długości fal linii widma promieniowania elektromagnetycznego. Pomiar ten w astrofizyce używany jest m.in. do oszacowania wieku obserwowanych obiektów. Światło potrzebuje czasu na podróż przez kosmos. Większy efekt poczerwienienia obserwuje się dla obiektów bardziej oddalonych.

Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że przestrzeń się rozszerza, rozciągając fale promieniowania elektromagnetycznego. A skoro się rozszerza, to gdzieś i kiedyś musiała mieć swój początek. Zatem światło pochodzące z obiektów znajdujących się dalej od Ziemi jest starsze, niż światło z obiektów znajdujących się bliżej Ziemi. Podążając wstecz, na podstawie szacowanego tempa ekspansji Wszechświata, można oszacować, kiedy nastąpił Wielki Wybuch. W 2021 roku, korzystając z modelu kosmologicznego Lambda-CDM oraz łącząc różne techniki oszacowano wiek Wszechświata na 13,797 miliarda lat.

Jednak są w kosmosie obiekty, których wiek wydaje się porównywalny lub nawet starszy niż szacowany wiek Wszechświata, jak chociażby gwiazda zwana Matuzalem. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba niedawno odkrył wczesne galaktyki, które istniały już zaledwie 300 milionów lat po Wielkim Wybuchu (więcej na ten temat w tekście: Teleskop Webba pokazuje jedne z najbardziej odległych galaktyk, jakie kiedykolwiek widziano). Wydają się one wyglądać na dojrzałe, jakby przeszły przez miliardy lat ewolucji.

Alternatywne wyjaśnienie związku przesunięcia ku czerwieni z odległością zaproponował w 1929 roku Fritz Zwicky. Według niego, gdyby fotony traciły energię w czasie w wyniku zderzeń z innymi cząstkami, bardziej odległe obiekty wydawałyby się bardziej czerwone niż te znajdujące się bliżej. Sam Zwicky przyznał, że jakiekolwiek rozproszenie światła rozmywa obrazy odległych obiektów bardziej niż to, co widać. Ale koncepcja Zwicky'ego, określana czasem mianem zmęczonego światła (tired light), napotkała sporo problemów i nie została poparta obserwacjami, dlatego też pozostała na marginesie astrofizyki. Odkurzył ją Gupta. Według niego, "pozwalając tej teorii współistnieć z rozszerzającym się Wszechświatem, możliwa staje się reinterpretacja przesunięcia ku czerwieni jako zjawiska hybrydowego, a nie wyłącznie wynikającego z ekspansji".

Gupta połączył prace Zwicky'ego z pracami francuskiego noblisty Paula Diraca, który sugerował, że stałe fizyczne, które rządzą interakcjami między cząstkami, mogą zmieniać się w czasie. Pozwalając stałym na ewolucję, ramy czasowe formowania się wczesnych galaktyk obserwowanych chociażby przez teleskop Webba przy dużych przesunięciach ku czerwieni można wydłużyć z kilkuset milionów lat do kilku miliardów lat. Zapewnia to bardziej realistyczne wyjaśnienie zaawansowanego poziomu rozwoju i masy obserwowanej w niektórych starożytnych galaktykach. Co więcej, Gupta sugeruje, że tradycyjna interpretacja zaproponowanej przez Alberta Einsteina stałej kosmologicznej, która reprezentuje ciemną energię odpowiedzialną za przyspieszającą ekspansję Wszechświata, wymaga rewizji.

Źródło: University of Ottawa, Science Alert, fot. Pixabay