cz. 2

Hugh Ross
Stwórca i Kosmos [*]

ROZDZIAŁ PIĄTY
ODKRYCIA XXI WIEKU (cz. 2)

[ramka]
SUPERNOWE TYPU IA
Supernowa to gwiazda w momencie katastrofalnej eksplozji, która ma miejsce w końcowym stadium spalania paliwa gwiezdnego bardzo masywnych gwiazd. W najjaśniejszym momencie wybuchu supernowa świeci mocniej niż galaktyka składającą się ze stu miliardów gwiazd.

Im masywniejsza eksplodująca gwiazda, tym jaśniejsza eksplozja. Dowolna gwiazda nie zmieni się w supernową, jeśli jej masa pod koniec cyklu spalania nie przekroczy 1,4 masy Słońca.

Supernowa typu Ia to wypalona gwiazda (zwana białym karłem), której masa leży tuż poniżej limitu 1,4 masy Słońca. Zyskuje ona dodatkową masę w wyniku akrecji od gwiazdy towarzyszącej (grawitacja białego karła jest wystarczająco silna, aby oderwać masę od jej towarzysza). Kiedy masa tego białego karła osiągnie limit 1,4 masy Słońca, staje się supernową. Ponieważ wszystkie supernowe typu Ia mają tę samą masę, wszystkie wykazują tę samą maksymalną jasność. Dlatego są dobrymi wskaźnikami odległości.
[koniec ramki]

[ramka]
PRĘDKOŚCI WYZNACZANE NA PODSTAWIE PRZESUNIĘCIA KU CZERWIENI
Linie, które astronomowie widzą w widmie gwiazdy, wskazują długości fal, przy których
pewne pierwiastki i związki chemiczne w gwieździe emitują albo absorbują światło. Jeśli
gwiazda zbliża się do nas, grzbiety emitowanych fal zbliżają się do siebie i tym samym fale te wydają się mieć krótszą długość. Jeśli gwiazda oddala się od nas, grzbiety fal są rozciągnięte i fale wydają się posiadać większą długość. Mierząc wielkość przesunięcia linii widmowych gwiazdy w kierunku większych (to znaczy zblizonych do czerwonych) długości fal, astronomowie mogą określić prędkość, z jaką ta gwiazda oddala się od nas.
[koniec ramki]

—Dzięki uprzejmości Boomerang Collaboration
Rysunek 5.1: Niebo nad Górą Erebus? (patrz załączniki)

Gdyby 35-milimetrowa kamera mogła wykryć światło mikrofalowe, byłby to widok z miejsca startu Boomerangu na Antarktydzie. Zacienione w różnym stopniu plamy pokazują wahania temperatury w kosmicznym mikrofalowym promieniowaniu tła, które pochodzi z epoki stworzenia wszechświata (w ilustracji połączono dwa obrazy).

Płaskość kosmosu została potwierdzona
Na konferencji prasowej 25 kwietnia 2000 r. NASA ogłosiła oczekiwane z niecierpliwością wyniki eksperymentu „Boomerang”. Korzystając z balonów wysłanych z Antarktydy na dużą wysokość, gdzie zimne, suche, rzadkie i stabilne powietrze pozwala przeprowadzać bardzo dokładne pomiary, badacze z NASA zebrali wystarczające dane, aby ustalić, że geometria Wszechświata jest niemal płaska. Szczegóły tych badań ukazały się w numerze Nature z 27 kwietnia [67], a na stronie internetowej jednego z badaczy pojawiły się spektakularne grafiki i klipy wideo. [68] Konkluzja tego wysoce technicznego, niełatwego do wyjaśnienia odkrycia jest następująca: najkrótsza odległość, jaką wiązka światła może przebyć między dwiema odległymi galaktykami, to linia prosta (lub prawie prosta), a nie linia zakrzywiona. Wszechświat, choć jest czterowymiarowy, jest płaski, jego czterowymiarowy układ nie ma krzywizny.

To odkrycie płaskiego lub prawie płaskiego wszechświata dostarczyło trzech ważnych potwierdzeń biblijnego opisu stworzenia. Po pierwsze, potwierdziło przewidywania astronomów dotyczące kosmicznego promieniowania tła, które wynikają z obecnie najlepszego modelu pochodzenie wszechświata, modelu doskonale zgodnego z biblijną kosmologią. Po drugie, w połączeniu z pomiarami gęstości masy wszechświata, ustaliło wartość stałej kosmologicznej. Z kolei ta wartość silniej niż kiedykolwiek wykazała wysoki stopień zaprojektowania i subtelnego dostrojenia wszechświata, wymaganego w momencie jego powstania. Po trzecie, ujawniło, że my, ludzie, mamy „szczęście”, że istniejemy w takim momencie historii kosmosu, kiedy można w pełni i jasno poznać cechy wszechświata.

Krótko po tym, jak satelita Cosmic Background Explorer (COBE) ustalił istnienie wahań temperatury w kosmicznym promieniowaniu tła, astrofizycy przewidzieli wzorzec tych fluktuacji, jaki powstałby wskutek transcendentnego stworzenia wszechświata umożliwiającego powstanie fizycznego życia. Uczeni wykazali, że amplituda różnic temperatur w kosmicznym promieniowaniu tła będzie miała określony wykres, wykres krzywej dzwonowej, wyznaczony przez badany „kawałek przestrzeni” i zależny od geometrii wszechświata. Oto szkic szczegółów (dla lepszego zrozumienia patrz rys. 5.3):

Teleskop zdolny rozróżniać szczegółowe temperatury w odległości dziesięciu „średnic księżyca” wykryłby mniej wahań temperatury niż teleskop, który jest w stanie dostrzec szczegóły temperatury w odległości tylko jednej „średnicy księżyca”. Ale właśnie tam mniej więcej wspomniana krzywa dzwonowa ulega odwróceniu. Jeśli stworzenie było związane z gorącym Wielkim Wybuchem, to należy oczekiwać, że szczyt zmienności temperatury pojawi się przy rozdzielczości jednej, dwóch lub trzech średnic księżyca. Tak więc teleskop zdolny do pomiaru szczegółów w mniejszym segmencie nieba, powiedzmy wielkości jednej dziesiątej średnicy księżyca, powinien wykrywać mniejsze wahania temperatury niż detektor mierzacy wahania temperatury w odległości jednej średnicy księżyca.

Wiele niezależnych grup badawczych zaobserwowalo właśnie ten przewidywany wzorzec. [69] W szczególności pomiary Boomerangu zostały wykonane w tak wielu różnych rozdzielczościach kątowych i z taką precyzją, że zespół badawczy mógł po raz pierwszy w historii dokładnie określić geometrię wszechświata. Ten przełomowy rezultat wywołał spore poruszenie w mediach.

— Dzięki uprzejmości The Boomerang Collaboration
Rys. 5.2: Prosta geometria (patrz załączniki)

Symulacje kosmologiczne przewidują, że jeśli wszechświat ma płaską geometrię (czyli standardową geometrię stosowaną w szkole średniej), to największe różnice między „gorącymi punktami” i „zimnymi punktami” będzie można zaobserwować, gdy teleskop jest nastrojony na 1 stopień rozdzielczości kątowej (dolny środek). Jeśli natomiast geometria przestrzeni jest zakrzywiona, to największe różnice temperatur pojawią się przy rozdzielczościach kątowych albo znacznie większych, albo mniejszych niż 1 stopień (na dole po lewej i po prawej). Porównanie z obrazem Boomerangu (na górze rysunku 5.2) wskazuje, że przestrzeń wszechświata jest niemal płaska.

Skąd się bierze to zainteresowanie „płaskością” wszechświata?

Niewielu komentatorów jest w stanie wyjaśnić laikom naukowe znaczenie odkryć Boomerangu – mówią tylko, że są one znaczące. Chyba jeszcze mniej jest takich, którzy dostrzegają ich znaczenie teologiczne. Krótko mówiąc, odkrycia te odpowiadają na pytania o to, z czego składa się wszechświat i jak rozwija się on w czasie. A te odpowiedzi z kolei podkreślają trafność biblijnej kosmologii i konieczność przyjęcia istnienia biblijnego Stwórcy.

Badania prowadzone w ciągu ostatniej dekady dostarczyły już stosunkowo dokładnej miary
gęstości masy wszechświata. Uwzględnia ona zarówno zwykłą materię (czyli materię, która silnie oddziałuje z promieniowaniem – na przykład protony, neutrony i elektrony) oraz materię egzotyczną (czyli materię, która bardzo słabo oddziałuje z promieniowaniem – na
przykład neutrina), ale w sumie gęstość ta jest mniejsza o około 67% do 85% od takiej gęstości masy, która dawałaby Wszechświatowi płaską geometrię. [70]

Wyniki Boomerangu pokazały, że całkowita gęstość Wszechświata – gęstość masy plus
inny rodzaj gęstości zwany gęstością „energii przestrzeni”, znanej również jako stała kosmologiczna – sumuje się do wartości między 88% a 112% tej gęstości, która jest konieczna dla kosmosu o płaskiej geometrii. Kolejny eksperyment z balonem na dużej wysokości przeprowadzony nad Teksasem określił wartość gęstości energii przestrzeni między 85% a 125% tej, którą wymaga kosmiczna płaskość. [71] Na podstawie tych liczb znamy możliwy zakres zmienności wyznaczanej przez idealną płaskość i wiemy, że składnik energii przestrzeni stanowi około 70% do 80% całkowitej zawartości kosmosu.

W ciągu trzech miesięcy uzyskano dodatkowe potwierdzenie. Astronomowie zmierzyli
prędkości różnych galaktyk w mocno zróżnicowanych odległościach aby określić, jak bardzo
poszczególne prędkości różnią się od prędkości ekspansji wszechswiata po Wielkim Wybuchu. [72] Jak zauważyli izraelscy astronomowie, Idit Zehavi i Avishai Dekel, większość różnic prędkości można było przypisać jedynie gęstości energii przestrzeni czyli stałej kosmologicznej. Udało im się z grubsza wywnioskować, że składnik gęstości energii przestrzeni kosmicznej jest około cztery do pięciu razy większy niż składnik gęstości masy.

Odkrycia Boomerangu pchnęły te badania naprzód. Dają one tak dokładny pomiar, że usuwają wszelkie uzasadnione wątpliwości dotyczące istnienia gęstości energii przestrzeni. Zapewniają pomiar tak dokładny, że dostarcza on nowych szczegółów dotyczących tego, z czego składa się kosmos. Pokazują, że większość masy wszechświata ma charakter „egzotyczny” i że najprawdopodobniej większość tej egzotycznej materii jest „zimna” (składa się z cząstek poruszających się znacznie wolniej niż prędkość światła). Te nowe szczegóły dają nam jaśniejszy obraz cech charakterystycznych naszego kosmicznego domu, a jednocześnie wzmacniają materiał empiryczny przemawiajacy na rzecz biblijnego modelu stworzenia.

Ustalenie, że ekspansją wszechświata rządzą dwa czynniki, gęstość masy i gęstość energii przestrzeni, wskazuje na zdumiewający stopień dostrojenia. Aby życie we wszechświecie było możliwe, to znaczy aby powstały gwiazdy i planety niezbędne do życia fizycznego, wartość gęstości masy musi być dostrojona z dokładnością większą niż jedna część na 10^60, a wartość gęstość energii przestrzeni większą niż jedna część na 10^120. Przypomnijmy raz jeszcze słowa Lawrence'a Kraussa, że jest to „najbardziej skrajny problem dostrajania znany w fizyce”. [73] O tym, jak jest on skrajny, traktuje podrozdział „Ekstremalny projekt”, poniżej.

Rys. 5.3: Dokładnie tak, jak przewidziano (patrz załączniki)
Punkty na tym wykresie pokazują różnice temperatur między „gorącymi miejscami” i „zimnymi miejscami”, które dominują w obrazach Boomerangu. Linia pokazuje krzywą przewidywaną przez model geometrycznie płaskiego, gorącego Wszechświata Wielkiego Wybuchu. Ścisłe dopasowanie między danymi a przewidywaną krzywą potwierdza dokładność modelu.


Przypisy:
[*] Oryginał: Hugh Ross, Ph.D., The Creator and the Cosmos, NavPress, Bringing Truth to Life, third expanded edition, Colorado Springs, Colorado 2001, s. 49–53. Z jęz. ang. tłum. Kazimierz Jodkowski.
[67] P. De Barnardis et al., „A Flat Universe from High-Resolution Maps of the Cosmic Microwave Background Radiation”, Nature 2000, vol. 494, s. 955–959.
[68] Website Maxa Tegmarka na stronie University of Pennsylvania: www.hep.upenn.edu/max/boompa_frames.html.
[69] E. Torbet et al., „A Measurement of the Angular Power Spectrum of the Microwave Background Made from the High Chilean Andes”, Astrophysical Journal Letters 1999, vol. 521, L79–L82; C.M. Gutiérrez et al., „The Tenerife Cosmic Microwave Background Maps: Observations and First Analysis”, Astrophysical Journal 2000, vol. 529, s. 47–55; Bharat Ratra et al., „Cosmic Microwave Background Anisotropy Constraints on Open and Flat-L Cold Dark Matter Cosmogonies From USSB South Pole, ARGO, MAX, White Dish, and SuZIE Data”, Astrophysical Journal 1999, vol. 517, s. 549–564; Graça Rocha et al., „Python I, II, and III Cosmic Microwave Background Anisotropy Measurement Constraints on Open and Flat-L Cold Dark Matter Cosmogonies”, Astrophysical Journal 1999, vol. 525, s. 1–9; James Glanz, „Microwave Hump Reveals Flat Universe”, Science 1999, vol. 283, s. 21.
[70] S. Perlmutter et al., „Measurements of Ω and Λ from 42 High-Redshift Supernovae”, Astrophysical Journal 1999, vol. 517, s. 565–586; Megan Donahue and G. Mark Voit, „Ωm from the Temperature-Redshift Distribution of EMSS Clusters of Galaxies”, Astrophysical Journal Letters 1999, vol. 523, L37–L40; David H. Weinberg et al., „Closing in on ΩM: The Amplitude of Mass Fluctuations from Galaxy Clusters and the Lya Forest”, Astrophysical Journal 1999, vol. 522, s. 563–568; G. Steigman and I. Tkachev, „ΩB and Ωo from MACHOs and Local Group Dynamics”, Astrophysical Journal 1999, vol. 522, s. 793–801; J. Nevalainen, M. Markevitch, and W. Forman, „The Baryonic and Dark Matter Distribution in Abell 401”, Astrophysical Journal 1999, vol. 526, s. 1–9; Joseph J. Mohr, Benjamin Mathiesen, and August E. Evrard, „Properties of the Intercluster Medium in an Ensemble of Nearby Galaxy Clusters”, Astrophysical Journal 1999, vol. 517, s. 627–649; J.S. Alcaniz and J.A.S. Lima, „New Limits on Ω∧ and ΩM from Old Galaxies at High Redshift”, Astrophysical Journal Letters 1999, vol. 521, L87–L90; N.A. Bahcall et al., „The Mass-To-Light Function: Antibias and Ωm´”, Astrophysical Journal 2000, vol. 541, s. 1–9; Kentaro Nagamine, Renyue Cen, and Jeremiah P. Ostriker, „Luminosity Density of Galaxies and Cosmic Star Formation Rate From ∧ Cold Dark Matter Hydrodynamical Simulations”, Astrophysical Journal 2000, vol. 541, s. 25–36; Stacy S. McGaugh, „Boomerang Data Suggest a Purely Baryonic Universe”, Astrophysical Journal Letters 2000, vol. 541, L33–L36.
[71] A. Melchiorri et al., „A Measurement of Ω from the North American Test Flight of Boomerang”, Astrophysical Journal Letters 2000, vol. 536, L63–L66.
[72] Idit Zehavi and Avishai Dekel, „Evidence for a Positive Cosmological Constant from Flows of Galaxies and Distant Supernovae”, Nature 1999, vol. 1999, vol. 401, s. 252–254; Adam G. Riess, „Universal Peekaboo”, Nature 1999, vol. 401, s/ 219, 221.
[73] Lawrence M. Krauss, „The End of the Age Problem...”, s. 461.

• Pobierz folder
• Zachomikuj folder