Δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb δεν κατέρριψαν την θεωρία του Big Bang

 

Σε διάφορα δημοσιεύματα εντός και εκτός Ελλάδας κυκλοφορεί τις τελευταίες ημέρες ο ισχυρισμός ότι δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (James Webb Space Telescope – JWST) καταρρίπτουν την θεωρία του Big Bang. Ωστόσο αυτές οι αναφορές βασίζονται σε διαστρεβλωμένη παρουσίαση των διαθέσιμων στοιχείων.

Η θεωρία του Big Bang

Πριν προχωρήσουμε στην εξέταση των στοιχείων αναφορικά με τα δεδομένα από το JWST είναι σκόπιμο να κάνουμε μια μικρή εισαγωγή για την θεωρία του Big Bang.

Η θεωρία του Big Bang είναι ένα κοσμολογικό μοντέλο που εξηγεί πως προέκυψε το σύμπαν μας όπως το παρατηρούμε σήμερα. Με απλά λόγια, το Big Bang περιγράφει την ιδέα ότι το σύμπαν ξεκίνησε ως μια απειροστά μικρή περιοχή άπειρης πυκνότητας και θερμοκρασίας το οποίο μέσω τεράστιας ταχύτητας διαστολής, και σε βάθος χρόνου, οδήγησε στον σχηματισμό των πρώτων χημικών στοιχείων, πλανητών, άστρων και ούτω καθεξής.

Με τα δεδομένα που έχουμε διαθέσιμα μέχρι σήμερα, το μοντέλο του Big Bang αποτελεί την κοινώς αποδεκτή θεωρία για την προέλευση του σύμπαντος εντός της διεθνούς επιστημονικής κοινότητας.

Το James Webb και τα επίμαχα δεδομένα

Στις 25 Δεκεμβρίου του 2021 εκτοξεύθηκε το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb με στόχο, μεταξύ άλλων, την λήψη δεδομένων που θα βοηθήσουν να δούμε γαλαξίες σε μεγαλύτερες αποστάσεις απ’ ό,τι μπορούσαμε μέχρι σήμερα. Αυτό σημαίνει πως θα μπορούμε να σχηματίσουμε πιο ολοκληρωμένη κατανόηση για την γέννηση των πρώτων πλανητών, άστρων και γαλαξιών και το πώς εξελίχθηκαν με την πάροδο του χρόνου.

Τα πρώτα δεδομένα και οι πρώτες έγχρωμες εικόνες από το JWST δημοσιεύθηκαν στις 12 Ιουλίου του 2022 δίνοντας υλικό προς ανάλυση σε πολυάριθμα ερευνητικά κέντρα ανά τον κόσμο και ήδη έχουμε τις πρώτες προδημοσιεύσεις σχετικών μελετών.

Ανάμεσα στις δηλώσεις και τις επιστημονικές μελέτες αναφορικά με το James Webb κυκλοφόρησε και ο ισχυρισμός ότι τα δεδομένα από το τηλεσκόπιο τεκμηριώνουν ότι δεν ευσταθεί η θεωρία του Big Bang.

Σε διάφορα δημοσιεύματα, με χαρακτηριστικό παράδειγμα ένα άρθρο από τη σελίδα insomnia.gr, ο ισχυρισμός παρουσιάζεται ως πιθανό ενδεχόμενο που έχει προκαλέσει συζητήσεις στην επιστημονική κοινότητα, παρότι, διαβάζοντας το κείμενο, είναι σαφές ότι η κατάρριψη του Big Bang παρουσιάζεται ως σοβαρό θέμα το οποίο έχει αναστατώσει την κοινότητα των κοσμολόγων. Ωστόσο, στην πραγματικότητα ο ισχυρισμός αυτός δεν έχει καμία επιστημονική βάση.

Προέλευση του ισχυρισμού

Η ιστορία με τον ισχυρισμό περί κατάρριψης του Big Bang από τα δεδομένα του JWST ξεκίνησε από ένα άρθρο του φιλοσοφικού οργανισμού “The Institute of Art and Ideas” το οποίο δημοσιεύθηκε στις 11 Αυγούστου 2022. Το εν λόγω άρθρο έγραψε ο Eric Lerner, συγγραφέας εκλαϊκευμένης επιστήμης, ο οποίος είναι υπέρμαχος της ιδέας ότι η θεωρία του Big Bang δεν είναι βάσιμη. Μάλιστα, ο ίδιος έγραψε το 1991 ένα βιβλίο με τίτλο “The Big Bang Never Happened”.

Όσον αφορά το επίμαχο άρθρο του και τα δεδομένα από το JWST, ήδη από την αρχή του κειμένου βρίσκουμε δυο σημεία στα οποία διαστρεβλώνει μελέτες που βγήκαν σχετικά για το θέμα και δηλώσεις φυσικών. Συγκεκριμένα ο κ. Lerner αναφέρει τα εξής:

Αρχικό κείμενο: Lots of surprises, and not necessarily pleasant ones. One paper’s title begins with the candid exclamation: “Panic!”. Why do the JWST’s images inspire panic among cosmologists? And what theory’s predictions are they contradicting? The papers don’t actually say.

 

Μετάφραση: Πολλές εκπλήξεις (σ.σ. από τα δημοσιευμένα δεδομένα του JWST) και δεν είναι όλες απαραίτητα ευχάριστες. Ο τίτλος μιας μελέτης ξεκινάει με το ειλικρινές επιφώνημα: “Πανικός!”. Γιατί οι εικόνες του JWST προκαλούν πανικό στους κοσμολόγους; Και τις προβλέψεις ποιας θεωρίας αντικρούουν; Οι μελέτες δεν μας λένε.

Σε αυτό το σημείο ο κ. Lerner κάνει αναφορά σε μια προδημοσίευση (δηλαδή μελέτη η οποία δεν έχει περάσει ακόμα έλεγχο από ομοτίμους ή αλλιώς peer-review) η οποία αναρτήθηκε στη σελίδα arxiv. Ο τίτλος της μελέτης ξεκινάει με τη λέξη “Panic!” αλλά αφενός δεν είναι αυτός ο πλήρης τίτλος και αφετέρου η λέξη “πανικός” στο τίτλο είναι πλήρως άσχετη με το ζήτημα του Big Bang. Ο πλήρης τίτλος της μελέτης είναι “Panic! At the Disks: First Rest-frame Optical Observations of Galaxy Structure at z>3 with JWST in the SMACS 0723 Field“. Το πρώτο κομμάτι του τίτλου “Panic! At the Disks” είναι αναφορά στο συγκρότημα “Panic! at the Disco”, αποτελεί χιουμοριστική προσθήκη ενός εκ των ερευνητών που συμμετείχαν στην μελέτη και δεν σχετίζεται με κάποιο εύρημα που αμφισβητεί άμεσα ή έμμεσα το μοντέλο του Big Bang.

Στη συνέχεια ο κ. Lerner κάνει αναφορά στις δηλώσεις μιας ερευνήτριας η οποία συμμετείχε σε διαφορετική σχετική μελέτη:

Αρχικό κείμενο: The truth that these papers don’t report is that the hypothesis that the JWST’s images are blatantly and repeatedly contradicting is the Big Bang Hypothesis that the universe began 14 billion years ago in an incredibly hot, dense state and has been expanding ever since. Since that hypothesis has been defended for decades as unquestionable truth by the vast majority of cosmological theorists, the new data is causing these theorists to panic. “Right now I find myself lying awake at three in the morning,” says Alison Kirkpatrick, an astronomer at the University of Kansas in Lawrence, “and wondering if everything I’ve done is wrong.”

 

Μετάφραση: Η πραγματικότητα είναι πως αυτές οι μελέτες δεν αναφέρουν ότι η υπόθεση που αντικρούουν σαφώς και επαναλαμβανόμενα οι εικόνες από το JWST είναι η υπόθεση του Big Bang ότι το σύμπαν ξεκίνησε πριν από 14 δισεκατομμύρια χρόνια από μια απίστευτα θερμή και πυκνή κατάσταση και έκτοτε διαστέλλεται. Δεδομένου ότι η συντριπτική πλειοψηφία των θεωρητικών κοσμολόγων υπερασπίζονται αυτή την υπόθεση για δεκαετίες ως αδιαμφισβήτητη αλήθεια, τα νέα δεδομένα προκαλούν πανικό σε αυτούς τους θεωρητικούς επιστήμονες. Η Alison Kirkpatrick, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Κάνσας στο Lawrence λέει ότι “τώρα πιάνω τον εαυτό μου να είμαι ξύπνια στις 3 το πρωί και να αναρωτιέμαι αν όλα όσα έχω κάνει είναι λάθος.”

Σε αυτή τη περίπτωση ο κ. Lerner έχει διαστρεβλώσει πλήρως τα λεγόμενα της ερευνήτριας που αναφέρει. Η Alison Kirkpatrick, έκανε αυτή τη δήλωση στον προσωπικό λογαριασμό της στο Twitter και δεν αναφερόταν σε δεδομένα που αντικρούουν τη θεωρία του Big Bang, αλλά σε δεδομένα που δημιούργησαν ορισμένες απορίες για τα πρώτα στάδια της εξέλιξης του σύμπαντος. Ενώ λοιπόν υπάρχουν ενδιαφέροντα σημεία προς έρευνα από τους σχετικούς ερευνητές, κανένα από αυτά δεν ανατρέπει την θεωρία του Big Bang. Για τη συγκεκριμένη περίπτωση, μετά την έκταση που πήρε το θέμα, η ίδια η κ. Kirkpatrick δήλωσε πως τα λεγόμενα της διαστρεβλώθηκαν και μάλιστα άλλαξε προσωρινά το όνομα της στο Twitter σε “Allison the Big Bang happened Kirkpatrick”. Σε συμπληρωματική δήλωση που έκανε τόνισε ότι, στην πραγματικότητα, οι εικόνες από το JWST ενισχύουν την αξιοπιστία της θεωρίας του Big Bang καθώς δείχνουν πως οι γαλαξίες στα αρχικά στάδια του σύμπαντος δεν ήταν όπως οι σημερινοί, αλλά κατά πολύ μικρότεροι.

Η ουσία των ενστάσεων και τα στοιχεία υπερ της θεωρίας του Big Bang

Κατ’ ουσίαν το JWST έλαβε δεδομένα από το φως άστρων που βρίσκονται σε τεράστιες αποστάσεις από τη Γη το οποίο κατά συνέπεια σημαίνει ότι εξέτασε το φως που εξέπεμψαν αυτά τα άστρα πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Σύμφωνα με τις αναλύσεις λοιπόν, αυτά τα δεδομένα προέκυψαν από άστρα τα οποία ήταν οργανωμένα σε γαλαξίες, σχετικά σύντομα μετά το Big Bang. Το ενδιαφέρον σημείο είναι ότι, σύμφωνα με τα κοσμολογικά μοντέλα που είναι διαθέσιμα σήμερα, η οργάνωση σε γαλαξίες θα έπρεπε να είχε λάβει χώρα αργότερα. Ενώ αυτή η ανακάλυψη είναι όντως περίεργη και ενδιαφέρουσα, δεν αποτελεί βάση για την κατάρριψη του Big Bang καθώς υπάρχουν πιθανές εξηγήσεις που δεν προϋποθέτουν αλλαγή στην κατανόηση μας για την γέννηση του σύμπαντος. Συγκεκριμένα, το φως που παρατηρήθηκε μέσω του JWST μπορεί να προέρχεται στη πραγματικότητα από άστρα τα οποία είναι πολύ πιο κοντά σε εμάς και απλά να φαίνεται ότι είναι μακρύτερα, το οποίο με τη σειρά του σημαίνει ότι οι γαλαξίες αυτοί προέκυψαν αργότερα στην πορεία ανάπτυξης του σύμπαντος. Επίσης, το JWST εξέτασε ένα απειροελάχιστο κομμάτι του σύμπαντος, επομένως είναι πιθανό να εντόπισε ένα σημείο στο οποίο ο σχηματισμός γαλαξιών έλαβε χώρα λίγο νωρίτερα συγκριτικά με άλλα σημεία.

Τα προαναφερθέντα είναι μόνο μερικές από τις πιθανές εξηγήσεις για τα δεδομένα που λήφθηκαν από το JWST και είναι πιθανό στο άμεσο μέλλον να έχουμε πολύ πιο οργανωμένες εξηγήσεις από έγκριτες μελέτες. Το μόνο σίγουρο είναι πως, με βάση τα μέχρι τώρα δεδομένα, κανένα από τα ευρήματα δεν φαίνεται να καταρρίπτει την θεωρία του Big Bang.

Πέραν όλων των υπόλοιπων στοιχείων που στηρίζουν το μοντέλο του Big Bang, ένα από τα πιο σημαντικά είναι η ανακάλυψη της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου ή αλλιώς την εναπομένουσα ακτινοβολία από το Big Bang το 1964 από τους Arno Penzias και Robert Wilson. Το 1948, οι George Gamow, Ralph Alpher, και Robert Herman μελέτησαν την σύνθεση των ελαφριών στοιχείων που προέκυψαν από το Big Bang και έκαναν την υπόθεση πως για να προκύψουν αυτά τα στοιχεία το σύμπαν έπρεπε να ήταν υπερβολικά θερμό στα πρώτα στάδια ανάπτυξης του. Σύμφωνα με τους ίδιους, λόγω της διαστολής του σύμπαντος αυτή η θερμότητα θα άφηνε υπολείμματα με τη μορφή μικροκυματικής ακτινοβολίας την οποία εντόπισαν οι Penzias και Wilson το 1964. Επιπρόσθετο, και εξίσου σημαντικό, στοιχείο που ενισχύει την θεωρία του Big Bang είναι ο νόμος των Hubble-Lemaître, σύμφωνα με τον οποίο οι γαλαξίες απομακρύνονται από τη Γη με ταχύτητες ανάλογες της απόστασης τους. Επομένως, όσο πιο μακριά βρίσκεται ένας γαλαξίας τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα που απομακρύνεται από εμάς, γεγονός που επιβεβαιώνει ότι ζούμε σε ένα διαστελλόμενο σύμπαν.

Στο πλαίσιο επιβεβαίωσης του Big Bang και αντίστοιχων κοσμολογικών μοντέλων, ο σκοπός είναι το εκάστοτε μοντέλο να μπορεί να εξηγήσει επαρκώς τα εμπειρικά δεδομένα που συλλέγονται από εργαλεία παρατήρησης. Μέχρι στιγμής το Big Bang είναι το μόνο μοντέλο που μπορεί να εξηγήσει τα διαθέσιμα δεδομένα συμπεριλαμβανομένης της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου.

Συνοψίζοντας, τα δεδομένα που έχουν συλλεχθεί μέχρι στιγμής από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb δεν καταρρίπτουν την θεωρία του Big Bang ούτε έχουν οδηγήσει σε συζήτηση για τροποποίηση της θεωρίας με τον οποιονδήποτε τρόπο στην κοινότητα των κοσμολόγων. Ο Erick Lerner ο οποίος ξεκίνησε αυτή τη φήμη με σχετικό του άρθρο, πέραν του ότι είναι γνωστό πως έχει προσωπικό συμφέρον από την προσπάθεια κατάρριψης του Big Bang, μεταξύ άλλων στο πλαίσιο προώθησης του βιβλίου του, προσπάθησε να διαστρεβλώσει τα λεγόμενα ερευνητών που ασχολούνται με την ανάλυση δεδομένων από το JWST.

Όλα όσα αναφέρθηκαν μέχρι στιγμής δεν σημαίνουν ότι είναι απίθανο στη πορεία να βρούμε στοιχεία που αλλάζουν την κατανόηση μας για το πώς προέκυψε το σύμπαν. Υπάρχει περίπτωση στο μέλλον να βρούμε στοιχεία που όντως καταρρίπτουν τη θεωρία του Big Bang. Ωστόσο αυτό δεν έχει γίνει ήδη και πρέπει να δίνεται μεγάλη προσοχή εντός επιστημονικής κοινότητας και μέσων ενημέρωσης για τον τρόπο με τον οποίο επικοινωνούνται τομείς έρευνας που βρίσκονται σε εξέλιξη.

________________________________________

Τεχνική επιμέλεια κειμένου: Παύλος Καστανάς – Αστροφυσικός MSc και επικοινωνιολόγος της επιστήμης στο κανάλι Astronio.