Inženýři u vesmírného teleskopu Jamese Webba krátce poté, co se 1. prosince 2017 vynořil z komory A v Johnsonově vesmírném středisku NASA v Houstonu. Kredit: NASA/Chris Gunn

Před rokem, 12 července 2022, začal nový Vesmírný dalekohled Jamese Webba ze své oběžné dráhy kolem Langrangeova bodu L2 zasílat dlouho očekávané údaje o těch nejstarších, nejvzdálenějších objektech v našem pozorovatelném vesmíru. I když je jeho hmotnost vůči proslulému Hubblovu teleskopu poloviční, i díky mnohem většímu dalekohledu s průměrem primárního zrcadla 6,5 m v porovnání s 2,4 m u Hubbla, dokáže rozlišit mnohem slabší zdroje záření. A o ty jde, protože hlavním, ale ne jediným posláním JWST (James Webb Space Telescope), je výzkum prvních hvězd a vzniku prvních galaxií. Na rozdíl od Hubbla (HST), který vesmír mapuje v oblastech blízkého ultrafialového, viditelného a blízkého infračerveného světla, Webb zachytává nižší frekvenční rozsah, od červené barvy viditelného světla až po střední infračervené záření. Aby si JWST měření nerušil vlastním teplem, nesmí jeho teplota překročit 50 K, tedy -223 °C.

To, co Webbův teleskop ve vzdáleném mladém vesmíru odhalil, jistě nebylo zklamáním. Z letargie to probudilo zejména odpůrce teorie velkého třesku, který se podle výpočtů vycházejících z rychlosti rozpínání vesmíru udál před 13,787 ± 0,020 miliardami let. Již na začátku své činnosti JWST na Zem zasílal údaje, které dokazují, že ve vesmíru starém pouhých 500 až 700 milionů let již existovaly komplexní galaxie s hvězdnou hmotností 10¹⁰ až 10¹¹ hmotnosti Slunce a jak naznačují autoři článku, který zveřejnil časopis Nature 22. února letošního roku (zde), pokud by to potvrdila i spektroskopická měření, hustota hvězdné hmoty v masivních galaxiích by byla mnohem vyšší, než se na základě předchozích studií předpokládalo. Začátkem letošního dubna vědci oznámili objev galaxie, která měla vzniknout pouhých 320 milionů let po Big Bangu (zde).

Časový vývoj vesmíru podle obecně přijímaného ΛCDM modelu. Zahrnuje poznatky o působení temné energie, studené temné hmoty, teorii velkého třesku a počáteční rychlé inflace. Kredit: Alex Mittelmann, Coldcreation, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Vítr do plachet popíračům velkého třesku zadul z přehledného popularizačního článku „Čtyři objevy Webbova dalekohledu o vzdálených galaxiích“, který původně vyšel v Nature, kde ale není dostupný. Jeho snad podstatnou část si ale můžeme přečíst na stránce canadanewsmedia.ca. Kromě jiného se v textu uvádí, že pozorování Webbova teleskopu naznačují, že „existuje až 10krát více vzdálených diskových galaxií, než se dříve myslelo“. Redakcí Nature oslovená astronomka Allison Kirkpatricková z Kansaské univerzity v Lawrence se k tomu vyjádřila slovy: "Díky rozlišení Jamese Webba jsme schopni pozorovat, že galaxie vytvořily disky mnohem dříve, než jsme si mysleli“. Podle ní jde o problém, protože to odporuje dřívějším teoriím vývoje galaxií a dodává: "Budeme to muset vyřešit".

V článku se dál krátce zmiňuje další rozpor s původní představou založenou na dlouhodobých pozorováních Hubblova teleskopu. Podle ní rané galaxie byly výrazně menší a zvětšovaly se postupně v průběhu času. Měření Webbova dalekohledu ale naznačují, „že obraz získaný HST není kompletní a vývoj galaxií může být složitější“. Webb také potvrdil, že i prvky těžší vodíku a hélia vznikaly ve vesmíru dřív, což souvisí s dřívějším vznikem hmotných hvězd, a tedy i průběhem jejich vývojových fází.

Odpůrce teorie Velkého třesku potěšil i závěr článku, cit: Vzhledem k tomu, že Webb je teprve na začátku své plánované více než 20leté průzkumné práce, astronomové vědí, že před sebou mají mnoho změn. "Právě teď ve tři nad ránem ležím beze spánku a přemýšlím, jestli všechno, co jsem kdy dělala, je špatně", přiznává Kirkpatricková.

Navíc se v loni, na serveru preprintových verzí odborných článků arXiv objevila studie o zmíněných diskových galaxiích v raném vesmíru, jejíž název začíná z vědeckého hlediska hodně nešťastně zvoleným, nicméně mediálně poutavým slovem „Panika!“

Dnes již proslulý snímek JWST kupy galaxií SMACS 0723, který byl 11. července 2022 představen v Bílém domě. Kredit: NASA, ESA, CSA a STScI

Důsledky nekriticky podaných informací byly neodvratné. Objevily se čtenářsky bezpochyby přitažlivé články o tom, jak se vědci mýlí. Svoji již dávno uvařenou polévku si opětovně přihřál Eric Lerner, zakladatel, prezident a hlavní vědecký pracovník společnosti Lawrenceville Plasma Physics, Inc. a autor knihy Velký třesk se nikdy nestal (The Big Bang Never Happened). Využil výsledky Webbova teleskopu k podpoře své představy a k sepsání článku Velký třesk se nestal. A nebyl jediný. Zprávy a youtubová videa s převratnými tvrzeními, které zpochybňují zažité a obecně akceptované teorie zajišťují vysokou sledovanost, a o to přece jde. Objevily se však i laiky nepovšimnuté, ale odborně alespoň vyargumentované studie, které se snaží zpochybnit standardní model rozpínajícího se vesmíru právě na základě pozorování JWST. Například čtyřlístek vědců z petěrburských univerzit zveřejnil koncem roku 2022 na arXiv článek: Testy kosmologického modelu pomocí JWST. Na straně druhé se jako reakce na nepřehlédnutelné množství zejména mediálních zpráv o neplatnosti teorie inflačního vývoje pozorovaného vesmíru starého 13,8 miliardy let pak objevily články na jeho obranu, například Ne, snímky z vesmírného teleskopu Jamese Webba nevyvracejí velký třesk.

Nutno připomenout, že i na Oslu vyšlo několik článků o Vesmírném teleskopu Jamese Webba. Autorem je náš známý jaderný fyzik a nadšenec astrofyziky Vladimír Wagner. V příspěvku z ledna letošního roku, v němž zasvěceně popisuje první rok činnosti dalekohledu o prvních vzrušujících pozorováních píše: „…potvrzují velký třesk a ukazují průběh evoluce vesmíru a jeho součástí“, nebo jinde: „Již nyní naše znalosti podle mého názoru jasně vylučují všechny kosmologické modely, které neobsahují extrémně horký a hustý počátek.“ Bezpochyby stejně vnímá dosavadní analýzy Webbovych měření i většina astronomů.

Big Bang tedy ano, jenže kdy?

Další snahou o revizi „mainstreamových“ poznatků na základě překvapivých výsledků JWST je prodloužení věku našeho vesmíru.

Odborný časopis Monthly Notices of the Royal Astronomical Society publikoval studii Pozorování JWST raného vesmíru a kosmologie ΛCDM, která má jediného, nicméně poměrně známého autora Rajendru Guptu. Tento profesor astronomie na Přírodovědecké fakultě Ottawské univerzity při zpochybnění převládajícího kosmologického modelu také vychází z „problému nepřípustných raných galaxií“ objevených Webbovým dalekohledem. Ve své studii nabízí alternativní řešení, o němž říká: "Náš nově navržený model prodlužuje dobu vzniku galaxií o několik miliard let, takže vesmír je starý 26,7 miliardy let, a nikoli 13,7 miliardy let, jak se dříve odhadovalo."

Rajendra Gupta, profesor fyziky na Přírodovědecké fakultě Ottawské univerzity předkládá nový model vývoje našeho vesmíru dvojnásobně staršího, než nyní předpokládáme. Prý lépe odpovídá výsledkům měření Webbova teleskopu. Kredit: newsroom University of Ottawa

Gupta poukazuje na to, že nejvzdálenější Webbem odhalené galaxie pocházejí z doby pouhých asi 300 milionů let po velkém třesku, přičemž ale jejich pokročilá struktura a hmotnost odpovídají spíše miliardám let kosmického vývoje. Navíc jsou prý co do velikosti překvapivě malé, což přidává další otazník. Na jeden obdobný již vědci museli hledat odpověď a možná si na ten medializovaný rozpor vzpomenete. Od počátku 20. století je astronomům známá jedna zvláštní hvězda s označením HD 140283 v souhvězdí Vah. Nejen, že se pohybuje poměrně rychle směrem k Zemi a její světlo se tedy posouvá k modré části spektra, ale má i překvapivě nízkou metalicitu, čili obsah prvků těžších vodíku a hélia. To ji řadí mezi nejstarší pozorované hvězdy – hvězdy II. generace. 10 let stará studie ji stanovila věk na 14,46 ± 0,8 miliardy let, což je vzhledem ke stáří vesmíru víc než moc. Revidované výpočty později určily této Metuzalémské hvězdě věk 13,7, nebo dokonce „jen“ 12 miliard let, nicméně vyžádalo si to cílenou snahu dopočítat se hodnot, jež by souzněly s předpokládaným časovým vývojem celého universa. A nyní do tohoto obrazu vnáší James Webb nové nejistoty. A to jen co se trochu „rozkoukal“!

Guptův odborný článek žel volně dostupný není, z mediální zprávy Ottawské univerzity ale vyplývá, že oprášil téměř 100 let starou teorii amerického astrofyzika švýcarského původu Fritze Zwickyho o „unaveném světle“, podle které je červený posuv záření vzdálených galaxií způsoben postupnou ztrátou energie fotonů putujících přes obrovské kosmické vzdálenosti. Ukázalo se však, že tato Zwickyho teorie je v rozporu s pozorováními. Gupta přesto připustil koexistenci této teorie s rozpínajícím se vesmírem a červený posuv reinterpretoval jako hybridní jev, nikoliv jako důsledek pouhého rozpínání.

Kromě Zwickyho teorie unaveného světla Gupta zakomponoval i myšlenku v čase se vyvíjejících "fundamentálních vazebních konstant", s kterou přišel známý teoretický fyzik Paul Dirac. Vazební konstanty jsou základní fyzikální konstanty, které řídí interakce mezi částicemi. Ale podle Diraca vlastně skutečnými konstantami nebyly, protože se mohly v průběhu času měnit. To Guptovi umožnilo dobu vzniku Webbovým teleskopem pozorovaných raných galaxií s velkým červeným posuvem prodloužit z několika set milionů let na několik miliard let. A nabídnout prý mnohem schůdnější vysvětlení pokročilého stupně vývoje jejich struktury a hmotnosti.

Gupta také rozporuje tradiční výklad kosmologické konstanty Λ (lambda), která představuje temnou energii zodpovědnou za zrychlující se rozpínání vesmíru. Místo toho navrhuje parametr, který odpovídá časovému vývoji zmíněných Diracových vazebních konstant. Podle Gupty tato úprava kosmologického modelu pomáhá řešit záhadu malých velikostí galaxií pozorovaných v raném vesmíru a umožňuje jeho přesnější pozorování.

Rajendra Gupta se možná v něčem hluboce mýlí. Nicméně svou hypotézu dokázal vědecky odůvodnit natolik, že jeho článek otiskl celkem známý astronomický časopis. Je nyní prostor na diskuzi mezi ním, jeho případnými zastánci a samozřejmě nesouhlasícími odpůrci z řad fyziků, astrofyziků a astronomů. Odborný souboj argumentů často nutí obě strany zahloubit se do sporného problému a podívat se na něj z jiného úhlu. A možná přijít na nové myšlenky, nápady, řešení.

Video: Záhada velkého třesku: odhalení záhadných zjištění JWST o raném vesmíru (The Big Bang Conundrum: Unraveling JWST's Mystifying Findings on the Early Universe)

Video: CEERS: Let k Maisieiny galaxii (Maisie’s galaxy)
Tato 3D virtuální vizualizace zobrazuje přibližně 5 000 galaxií v malé části vyčleněné pro projekt CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science), který shromáždil data z oblasti známé jako Extended Groth Strip. Jak se kamera od nás vzdaluje, každá sekunda představuje cestu dlouhou 200 milionů světelných let, tedy o 200 milionů let hlouběji do minulosti. Vzhled galaxií se mění, což odráží skutečnost, že v dřívějších dobách byly méně vyvinuté. Video končí u Maisieiny galaxie, která vznikla pouhých 390 milionů let po velkém třesku, tedy asi před 13,4 miliardami let.

Video, které přibližuje model vesmíru, kterému není 13,8 miliardy let, jak vědci předpokládají, nýbrž 27 miliard let, což navrhuje autor nové hypotézy, astronom Rajendra Gupta z Ottawské univerzity. Video jen shrnuje informace z univerzitní mediální zprávy a přibližuje důsledky v případě, že by měl Gupta pravdu. I když je pod videem jako autor NASASpaceNews, nepůjde o produkt z dílny NASA, ale o zajímavý soukromý YT projekt:

Literatura: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, University of Ottawa, další zdroje v textu článku prostřednictvím hypertextových odkazů.