Die Beobachtungen des neuen Webb-Teleskops spielen eine Schlüsselrolle in unserem Verständnis des Urknalls

Nun, fangen wir an Beginnen Sie mit dem Offensichtlichen. Das die große Explosion Nicht tot. Aktuelle Notizen von James-Webb-Weltraumteleskop Der Urknall wurde nicht widerlegt, obwohl einige populäre Artikel das Gegenteil behaupten. Wenn das alles ist, was Sie hören müssen, haben Sie einen schönen Tag. Die neuesten Beobachtungen von Webb enthüllen jedoch einige seltsame und unerwartete Dinge über das Universum, und wenn Sie mehr erfahren möchten, lesen Sie weiter.

Beginnen wir mit den Gerüchten. Was ist mit neuen Webdaten, die darauf hindeuten, dass der Urknall falsch ist? Die gleiche Art von Daten, die Hubble uns vor Jahren gegeben hat. Wir glauben im Allgemeinen, dass sich die Beweise für den Urknall um zwei Tatsachen drehen: erstens, dass entfernte Galaxien eine höhere Rotverschiebung haben als nähere Galaxien; Und zweitens, dass das Universum mit einem kosmischen Hintergrund aus Mikrowellenstrahlung gefüllt ist.

Der erste weist darauf hin, dass sich das Universum in alle Richtungen ausdehnt, während der zweite darauf hinweist, dass es sich in einem sehr heißen und dichten Zustand befand. Diese beiden sind von drei Ecken Von den Daten, die den Urknall unterstützen, ist der dritte die relative Häufigkeit von Elementen im frühen Universum.

Aber diese Beobachtungen sind nur die Grundlage für das Urknallmodell. Wir haben uns seit langem auf diese Bereiche ausgeweitet, um das Standardmodell der Kosmologie zu erstellen, das auch als LCDM-Modell bekannt ist. Dies ist das Universum, das mit dem Urknall begann und voller Materie, dunkler Materie und dunkler Energie ist. Alles, von der Beschleunigung der kosmischen Expansion bis zur Ansammlung von Galaxien, unterstützt dieses Standardmodell. Und das Standardmodell macht Vorhersagen über andere Kontrolltests, damit wir sie weiter validieren können. Hier kommen die jüngsten Behauptungen über die Weltwirtschaftskrise ins Spiel.

Einer dieser sekundären Tests ist als Tolman-Oberflächenhelligkeitstest bekannt. Es wurde erstmals in den 1930er Jahren von Richard C. Tolman vorgeschlagen und verglich die scheinbare Helligkeit einer Galaxie mit ihrer scheinbaren Größe. Das Verhältnis von Helligkeit zu Volumen wird als Flächenleuchtdichte bezeichnet.

Im Allgemeinen sollte eine Galaxie umso heller sein, je größer sie ist, sodass die Oberflächenhelligkeit jeder Galaxie ungefähr gleich sein sollte. Entfernte Galaxien erscheinen dunkler, haben aber auch eine kleinere scheinbare Größe, sodass die Oberflächenhelligkeit gleich bleibt. Der Tolman-Test sagt voraus, dass in einem statischen, nicht expandierenden Universum die Oberflächenhelligkeit aller Galaxien unabhängig von der Entfernung ungefähr gleich sein sollte.

Das sehen wir nicht. Was uns auffällt, ist, dass entfernte Galaxien dunkler sind als nähere Galaxien. Der Betrag der Opazität ist proportional zum Betrag der Rotverschiebung in der Galaxie. Man könnte meinen, dies sei ein Beweis dafür, dass sich all diese fernen Galaxien von uns entfernen, aber das tun sie tatsächlich nicht. Wenn diese fernen Galaxien wegbeschleunigen würden, hättest du zwei Verdunkelungseffekte. Rotverschiebung und immer größerer Abstand. Tolmans Test sagt voraus, dass in einem expandierenden einfachen Universum die Oberflächenhelligkeit von Galaxien proportional zur Rotverschiebung abnehmen sollte. Und die Distanz: Distanz. Wir sehen nur Rotverschiebungsspuren.

Diese Tatsache hat einige dazu veranlasst, ein stationäres Universum vorzuschlagen, in dem Licht mit der Zeit spontan seine Energie verliert. So heißt es Die Müde-Licht-HypotheseEs ist sehr beliebt bei den Gegnern von Big Bang. Wenn das Universum statisch und das Licht müde ist, sagt der Tolman-Test genau das voraus, was wir beobachten. Und dann gab es keine große Aufregung.

Bereits 2014 haben Eric Lerner et al. Veröffentlichte ein Papier, das genau diesen Punkt erläutert. Es verursachte eine Flut von „Big Bang Dead!“ Artikel in populären Medien. Die jüngsten Anschuldigungen, Webb habe den Urknall getötet, begannen mit einem berühmten Artikel von Eric Lerner selbst. So hier sind wir. Fairerweise muss gesagt werden, dass die Beobachtungen von Hubble im Jahr 2014 die Behauptung von Lerner unterstützten, ebenso wie die jüngsten Beobachtungen von Webb. Aber was Lerner leicht aus seiner Arbeit wegließ, sind die Notizen von Hubble und Webb Auch LCDM-Modellunterstützung.

Ein weit verbreiteter Irrglaube ist, dass Rotverschiebungen beweisen, dass sich Galaxien von uns entfernen. Sie sind nicht. Entfernte Galaxien beschleunigen nicht durch den Weltraum. Der Raum selbst dehnt sich aus und bringt mehr Abstand zwischen uns. Es ist ein kleiner Unterschied, aber es bedeutet, dass die Rotverschiebung der Galaxie durch kosmische Expansion verursacht wird, nicht durch relativistische Bewegung. Das bedeutet auch, dass entfernte Galaxien etwas größer erscheinen als in einem stationären Universum. Es ist weit und klein, aber die Ausdehnung des Raums erweckt die Illusion, dass es größer ist. Infolgedessen nimmt die Oberflächenhelligkeit entfernter Galaxien nur proportional zur Rotverschiebung ab.

Natürlich wissen wir, dass müdes Licht aufgrund des kosmischen Mikrowellenhintergrunds falsch ist. Das stille, müde Lichtuniversum hätte keine Restwärme von einem Ur-Feuerball. Ganz zu schweigen von der Tatsache, dass entfernte Galaxien überladen aussehen würden (sie tun es nicht) und entfernte Supernovae nicht durch kosmische Expansion gedehnt würden (sie sind es). Das einzige Modell, das alle Beweise stützt, ist der Urknall. Lerners Argument ist alt und längst widerlegt.

Allerdings hat das James-Webb-Weltraumteleskop einige ungewöhnliche Dinge gefunden. Noch wichtiger ist, dass es mehr Galaxien und mehr Galaxien findet, die weiter entfernt sind, als es sollte, und das könnte zu einigen revolutionären Änderungen in unserem Standardmodell führen.

Unser derzeitiges Verständnis ist, dass das Universum nach dem Urknall eine Periode durchlief, die als dunkles Zeitalter bekannt ist. Während dieser Zeit verblasste das erste Licht des Universums, und die ersten Sterne und Galaxien hatten sich noch nicht gebildet. Webb ist so empfindlich, dass er einige der kleineren Galaxien sehen kann, die direkt nach dem Mittelalter entstanden sind. Wir erwarten, dass diese jungen Galaxien weniger zahlreich und weniger entwickelt sind als spätere Galaxien. Aber Webbs Beobachtungen fanden stark rotverschobene, sehr junge, gewöhnliche und überraschend reife Galaxien.

Es ist die Art von verlockenden und unerwarteten Daten, auf die Astronomen gehofft hatten. Deshalb wollten wir das Webb-Teleskop überhaupt bauen. Es sagt uns, dass, obwohl das Urknallmodell nicht falsch ist, einige unserer Annahmen darüber falsch sein könnten.

Dieser Artikel wurde ursprünglich am veröffentlicht das Universum heute von Brian Coberlin. Lies das Der Originalartikel ist hier.