Большой взрыв, JWST и «паника»

Где-то с июля начали раздаваться возгласы, что, дескать, результаты телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) опровергают теорию Большого взрыва. Эти возгласы исходили от околонаучных фриков, т. е. людей, которые имеют некий научный бэкграунд вперемешку с тараканами в голове. Один из них — Эрик Лернер, называющий себя «независимым исследователем», который уже давно воюет с теорией Большого взрыва и при этом очень плодовит по части популярных статей.

На самом деле результаты JWST подтверждают теорию Большого взрыва, поскольку они, как и данные «Хаббла», демонстрируют активную эволюцию галактик. Но всяческие сенсационные отрицания имеют богатую питательную среду.

Что на самом деле говорят данные JWST о ранней Вселенной? В сообщении, опубликованном в ТрВ-Наука1, шла речь о двух галактиках с красным смещением больше 10, обе они довольно яркие. Их нашли в поле зрения с телесным углом 50 квадратных минут. В соответствии с некоторыми моделями образования галактик, откалиброванными на галактиках с меньшим красным смещением, две яркие галактики — перебор (должно быть 0,2). Есть и такие модели галактического населения в ранней Вселенной, где никакого противоречия нет. Вот и вся цена «паники».

Что нового выяснилось за последний месяц:

1. Другая группа нашла в данных JWST еще четыре галактики с красным смещением больше 92. Оценка красных смещений делалась фотометрическим, т. е. не очень надежным методом. Спектроскопические измерения запланированы, но пока не проведены.

2. С помощью наблюдений на миллиметровом интерферометре ALMA вроде бы подтвердили большое красное смещение одной из двух далеких галактик, обнаруженных JWST3. Найдена возможная эмиссионная линия ионизованного кислорода 88 мкм. Если интерпретация правильна, то красное смещение галактики z = 12,1. Однако авторы преподносят результат с большой осторожностью — требуется более точное подтверждение. Тем не менее, воодушевляющий факт: JWST и ALMA начинают работать в тандеме.

3. Реально интересные результаты касаются формы далеких галактик, хотя и не относящихся к самой ранней Вселенной4. Авторы не без иронии назвали статью «Паника! По поводу дисков! Первые оптические наблюдения структуры галактик в их собственной системе отсчета…» («Panic! At the Disks: First Rest-frame Optical Observations of Galaxy Structure at z > 3 with JWST in the SMACS0723 Field»). Раньше форму далеких галактик оценивали по снимкам «Хаббла», который видит только их ультрафиолет из-за большого красного смещения. JWST снимает в инфракрасном диапазоне, что соответствует максимуму светимости звезд в системе отсчета галактики. Оказалось, что большинство тех галактик, которые по снимкам «Хаббла» принимали за сфероиды, оказались дисками. В работе по наблюдениям на ALMA проанализировано поле зрения, снимок которого дан на фото ниже. Доля галактик разных морфологических типов дана на графике. Сферических галактик по данным JWST оказалось в два раза меньше (при z ~2–3, там, где можно сравнивать), доля дисков — намного выше, доля неправильных галактик сравнима.

Поле зрения JWST — скопление SMACS0723. Многие галактики линзированы
Поле зрения JWST — скопление SMACS0723. Многие галактики линзированы
Зависимости для разных типов галактик в поле зрения, изображенном на фото слева, которые классифицированы по снимкам JWST и «Хаббла»
Зависимости для разных типов галактик в поле зрения, изображенном на фото выше, которые классифицированы по снимкам JWST и «Хаббла»

На самом деле никаких оснований для паники нет: естественно, что оценка формы едва различимых галактик зависит от инструментов наблюдения.

Откуда же возникли призывы расправиться с теорией Большого взрыва? Да просто в информационном пространстве есть масса желающих расправиться с чем угодно. Кто-то сказал, что новые данные, возможно, заставят пересмотреть некоторые модели формирования галактик. Тут же это трансформировалось в лозунг «Новые данные JWST опровергают теорию Большого взрыва». Это сладкое занятие, приносящее славу — опровергать основы.

Борис Штерн


1 Штерн Б. Телескоп «Джеймс Уэбб»: продвижение вглубь времен // ТрВ-Наука № 359 от 09.08.2022.

2 arxiv.org/pdf/2207.11217.pdf

3 arxiv.org/pdf/2208.13642.pdf

4 arxiv.org/pdf/2207.09428.pdf

См. также:

Подписаться
Уведомление о
guest

35 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Ричард
Ричард
4 месяцев(-а) назад

На каких z можно будет говорить о трудностях СКМ?

Гончаров
Гончаров
4 месяцев(-а) назад

Уважаемые господа!
Некоторое время назад я обратился к редакции газеты с просьбой помочь мне разобраться с информацией, приходящей с нового телескопа. Редакция. естественно, не ответила. Может быть, кто-нибудь из читателей газеты ответит мне? Вопрос вот в чем: 
Телескоп «Д. Уэбб» сообщил нам о галактике, возникшей через триста миллионов лет после Большого взрыва. 
Насколько я понимаю, триста миллионов лет после Большого взрыва наша Вселенная была гораздо меньших размеров. И потому плотность гравитационного поля должна была быть гораздо большей. Как мы знаем из ОТО, время зависит от гравитации, что, естественно, должно было оказывать влияние на все процессы — и на излучение от звезд и, естественно, на красное смещение.
Объясните мне — прав я или не прав. И, если прав, то как это учитывают при интерпретации красного смещения от сверхдалеких галактик.

Ричард
Ричард
4 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Гончаров

Телескоп не сообщает о возрасте, только о красном смещении и морфологии. Возраст вычисляется по z в рамках СКМ. И здесь возникает проблема с не по годам развитой структурой.

Гончаров А.И.
Гончаров А.И.
4 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Ричард

Уважаемый «Ричард»!
Вы, вероятно, не совсем поняли вопрос. Повторяю ещё раз. Если утверждается, что телескоп показывает красное смещение от галактики, которая возникла через 300 миллионов лет после Большого взрыва, то как учитывают бОльшую плотность гравитационного поля в той компактной галактике, которой она была в то самое время? И как вообще учитывают изменение времени в связи с расширением Вселенной?

Валерий Морозов
4 месяцев(-а) назад

Откуда же возникли призывы расправиться с теорией Большого взрыва?

Такое желание было всегда. Вспомните Толмена с его «объяснением» красного смещения линий спектра галактик. Мнение Амбарцумяна «с квантами света что-то происходит». Конечно эти сомнения легко опровергаются, но это не доказывает, что гипотеза большого взрыва имеет право назваться теорий. Никто не доказал, что пространства Де Ситтера и Фридмана единственны.

Нужно с уважением относится сомнениям. Отсутствие сомнений — аномалия. Прямая дорога в тупик.

Вспомните историю создания теории относительности. Если специальная теория относительности теория созданная за один заход, то общая теория относительности продукт многолетних сомнений. Правда сомнения современных дилетантов часто выглядят детскими или беспомощными.

Последняя редакция 4 месяцев(-а) назад от Валерий Морозов
Валерий Морозов
4 месяцев(-а) назад

Кстати уравнение Эйнштейна имеет решением стационарное однородное пространство с релятивистским красным смещением.

Стационарная Вселенная с адекватным красным смещением

Fig-Redshift-in-the-Universe-with-metric-5-In-a-stationary-universe-stationary_W640.jpg
Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
4 месяцев(-а) назад

Картина скопления SMACS0723 впечатляет, — при желании, можно даже увидеть некоторый порядок в ориентации галактик относительно центра изображения, — если, конечно, это не аппаратный глюк, вроде дифракционных лучиков.
Любопытно узнать мнение Ричарда насчет вида статистического распределения галактик на изображении.
И ещё, — может ли Уэбб методом Доплера определить направление вращения галактик? Вопрос о соотношении лево – и правовращающихся галактик интересовал еще Владимира Вернадского — как экспериментальный признак дисимметрии мира.

Последняя редакция 4 месяцев(-а) назад от Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
4 месяцев(-а) назад

Любопытный снимок планеты Земля, сделанный 13мар2021 надежной камерой с расстояния 147 млн км – ничтожного по меркам Уэбба. На снимках 12 и 14мар2021 перемычки нет, — вид как на школьном глобусе. Неплохая иллюстрация аппаратного глюка))

epic_1b_20210313094605_jumper_71.jpg
Последняя редакция 4 месяцев(-а) назад от Владимир Аксайский
В.П.
В.П.
4 месяцев(-а) назад

Больше похоже не на глюк, а на пыльную бурю.

Валерий Морозов
4 месяцев(-а) назад
В ответ на:  В.П.

только хотел сказать…

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
4 месяцев(-а) назад
В ответ на:  В.П.

В пользу вашего мнения свидетельствуют ответы Google на запрос — Qatar March 13, 2021 dust storm.

Гончаров
Гончаров
4 месяцев(-а) назад

Уважаемые господа!
Я просил объяснить мне, как учитывают изменения времени в связи с расширением Вселенной и как это влияет на интерпретацию красного смещения. В ответ последовало глухое молчание. Тут два варианта . Первый — что вопрос совершенно глупый и сверхдилетантский. Нижайше прошу снизойти к моей глупости и понятным простому человеку объяснить мне, почему он глупый. Напоминаю,почему я его задал: так как Вселенная расширяется, 300 миллионов лет после Большого взрыва она была меньших размеров, то есть плотность гравитационного поля была бОльшей, а время, как известно из ОТО, зависит от гравитации.
О втором варианте потом.

Ричард
Ричард
4 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Гончаров

А есть ли в ОТО плотность (энергии?) гравполя? Типа суммы квадратов Е и Н в электродинамике.

Валерий Морозов
4 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Ричард

Есть!

Ландау, Лифшиц том 2 § 106 задача 1. В ньютоновском приближении квадрат напряженности к коэффициентом.

Формула для тензора энергии-импульса гравитационного поля в препринте:
Закон сохранения энергии гравитационного поля и уравнение гравитационного поля

Последняя редакция 4 месяцев(-а) назад от Валерий Морозов
Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
4 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Гончаров

Ваша просьба объяснить расширение Вселенной близка и понятна многим.
Однако замечу: она касается второстепенных деталей, хотя и не лишенных академического интереса.
Похоже, намного важней и интересней обсудить последствия расширения Вселенной.
Вызывает тревогу неспособность гравитации удержать галактики от разбегания.
Необходимо как можно быстрее выявить причину, — назову её антигравитацией, — ведь галактики разбегаются с ускорением, — и попытаться использовать её в своих антропных интересах.
Иначе придется распрощаться с мечтой о контактах с иными галактиками, сейчас убегающих от нашей, — а наша от них, — со скоростью, пропорциональной красному смещению.
Мир, где все всё дальше от всех — не кажется привлекательным.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
4 месяцев(-а) назад

И ещё, — постулаты ОТО ограничивают сферу действия закона Хаббла радиусом c/H0=1.44*10^10ly, — скорость света галактикам не превзойти, — так что, если сейчас будем сидеть, сложа руки, то в недостижимом пределе нас ждет очень тяжелый  мир вселенской самоизоляции.

Гончаров А.И.
Гончаров А.И.
4 месяцев(-а) назад

Уважаемый Владимир Аксайский!
Вы как мои студенты — читаете через строчку. Где я просил объяснить причины расширения Вселенной? Глуп-то я глуп, но не до такой степени. Я просил объяснить мне, как учитывают изменение хода времени в связи с расширением Вселенной. Ведь, насколько я понимаю, в более компактной Вселенной и гравитация будет другой, а это должно влиять на время и, естественно, на красное и синее смещение. Вот меня и интересует, как это учитывают.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
4 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Гончаров А.И.

Относительно вашей просьбы объяснить Вам, как учитывают изменение хода времени в связи с расширением Вселенной:
 — в практике физических измерений никак не учитывают.
— в теориях, типа термодинамики, ОТО… никак не учитывают – в них нет времени.
— в известных динамических моделях различных стадий расширения  – никак не учитывают, —  возможно, потому, что никто не знает, как измерить изменение хода времени, т.е. производную времени по времени. Похоже, Вы обозначили серьезный пробел в экспериментальной физике.
И ещё, — поделюсь своим наблюдением: если умещать комментарий в одну строку, то это заметно снизит вероятность прочитать его через строчку.

Гончаров
Гончаров
4 месяцев(-а) назад

Уважаемый господин Аксайский!
Удивительная вещь — при Вашей любви к краткости («если умещать комментарий в одну строку, то это заметно снизит вероятность прочитать его через строчку») — столько ответов на вопросы, которые я и не думал задавать. Естественно, всё это (Ваши ответы на незаданные вопросы кроме третьего пункта) я знаю. Но заданный мной вопрос — о влиянии гравитации в совсем небольшой Вселенной на красное и фиолетовое смещение — мне кажется важным. Потому что без учета гравитации, как мне кажется, интерпретация результатов «Уэбба» по красному смещению может быть неверна.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
4 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Гончаров

К сожалению, мне не всегда удается выразить в письменном виде любовь к краткости, — вот и сейчас не удержался и добавил информацию, как мне кажется, полезную Вам в ваших размышлениях о изменении хода времени.
К вашему «изменению хода времени» в эволюции Вселенной, возможно, имеет отношение производная частоты по времени df/dt=10^4s^-2 в единственной, простой на вид, но удивительно оригинальной формуле в знаменитой статье B.P. Abbott et 1119 al.
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1602/1602.03837.pdf

res
res
4 месяцев(-а) назад

Означает ли это, что ГВ распространяется в переменной частотой, чувствую расширение Вселенной в течение своего распространения? Спасибо.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
3 месяцев(-а) назад
В ответ на:  res

И Вам спасибо, — за интересный вопрос.
Полагаю, у Вас уже есть несколько вариантов ответа, — ну, или физических аналогий.
У меня сразу же всплыли в памяти вот такие образы  с изменяющейся кривизной:
— источник и приемник поверхностных акустических волн на раздувающемся резиновом шарике,
— волновод с изменяющимся сечением.
Однако, по моим ощущениям, вопрос Гончарова о «изменении хода времени» в эволюции Вселенной заслуживает внимания, — нужно только научиться определять это «изменение».
Похоже, нам придется придумать способ измерять производную времени, например, по информации. Информация такой же атрибут нашего дискретного мира, как пространство и время, — а ведь их мы научились как-то количественно измерять.

res
res
3 месяцев(-а) назад

Вопрос ИМХО действительно интересный, поскольку 4-метрика возможно более симметричная и время как-то следует пространству.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
3 месяцев(-а) назад
В ответ на:  res

Непонятно, о каком времени речь, — ведь в 4-метрике нет времени, — там оно спрятано во времениподобный интервал, с которым обращаются как с пространственным.
Это не вызывает никаких возражений, — он имеет размерность длины [c*t]=[(m/s)*s]=[m].
При желании, можно добавить еще один времениподобный интервал [g*t^2]=[(m/s^2)*s^2]=[m], здесь g – ускорение расширения Вселенной. 

res
res
3 месяцев(-а) назад

Оно может и домножено на скорость света для удобства, но остается физическим временем, также кривым в сильной гравитации как и остальные три пространственных. 4-пространство глобально определяется гравитацией, хотя локальные топологии могут зависеть от других взаимодействий.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
3 месяцев(-а) назад
В ответ на:  res

Замечу: делать «…для удобства…» — это, похоже, не прихоть, а неизбежное подчинение антропному принципу ))
К слову, — что такое «физическое время» в Вашем понимании?

res
res
3 месяцев(-а) назад

По Пригожину физическое время, в отличие от абстрактного математического, определяется взаимодействием. И вообще говоря, физическое время категория в какой-то мере статистическая, отражая поведение сложных систем, к числу которых можно было бы отнести и Вселенную. ИМХО

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
3 месяцев(-а) назад
В ответ на:  res

Мне импонирует ваше ощущение физического времени.
Похоже, всё упомянутое Вами – следствия самой фундаментальной черты мира, данного нам в ощущениях: его дискретности, ну, или квантованности,  во всём и во всех смыслах))

res
res
3 месяцев(-а) назад

Это к Илье Романовичу. Это он нам оставил.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
3 месяцев(-а) назад

На тему волновода: мне нравится взгляд на гравитационную силовую линию как на волновод.
Он позволяет объединить наши знания о поведении групповой и фазовой скорости волн в волноводах с законами Кеплера.
В любом волноводе, — акустическом, электромагнитном, гравитационном…, — групповая скорость – это скорость переноса энергии волн, а фазовая – это скорость переноса информации о них. Их произведение – константа для данного типа волн, а их отношение определяется параметрами
волновода, — причем, фазовая v_ph больше групповой v_gr, — информация передается быстрее энергии.
c^2=v_gr*v_ph=const
v_ph > v_gr
Фазовую скорость ГВ в гравитационном волноводе небесного тела можно оценить по формуле:
v_ph=g*t, здесь g – ускорение свободного падения, t – период, время его обращения по кеплеровой орбите вокруг центрального тела.
Для Земли вокруг Солнца:
v_ph=g*t= (9.8m/s^2)*(1yr)=3.1*10^8m/s,
она чуть больше скорости света.
Для Солнца вокруг ядра нашей галактики:  
v_ph=g*t= (274.1m/s^2)*(240*10^6yr)=2.1*10^18m/s,
она намного больше скорости света, — и, возможно, даже больше приведенной оценки, — ведь гравитационное ускорение для Солнца — это расчетная величина, полученная с использованием видимого диаметра Солнца, его ореола свечения, который, не исключено, превышает реальный не менее, чем на 2 порядка.
В истории европейской цивилизации первым пропагандистом идеи физической силовой линии считают Руджера Бошковича, — затем её подхватил и применил в экспериментах его последователь – Михаил Фарадей. С тех пор и поныне идея живет и развивается в различных обличьях – её можно разглядеть даже в суперструнах и метагалактике как нейронной сети.
Явление увеличения фазовой скорости волн в волноводе давно уже используют в технике, например, для разработки акустических и электромагнитных линз, в частности линз сантиметрового диапазона, — так что, похоже, не за горами и гравитационные.

Ричард
Ричард
3 месяцев(-а) назад
В ответ на:  res

Это вопрос к экспериментаторам. Но расширение пространства будет закрыто раньше.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
3 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Ричард

«…Но расширение пространства будет закрыто раньше.»:
— раньше чего?,
— о чём речь?

Ричард
Ричард
3 месяцев(-а) назад

Понимание космологического красного смещения как следствия расширения пространства закроется после глубоких полей JWST. Наблюдения изменения частоты GW — куда более отдаленная проблема.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
3 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Ричард

Прогноз любопытный и показывает: ваше понимание «…космологического красного смещения как следствия расширения пространства…», похоже, уже закрылось. Разумеется, если у Вас было такое понимание.
Удивило «расширение пространства», — почему не «расширение Вселенной»?

Vladimir
Vladimir
3 месяцев(-а) назад

С фактом расширения трудно спорить, а вот утверждение Дж. Т. Нильсен, А. Гуффанти и С. Саркар,
что оно всё еще может статистически считаться не ускоряющимся, хорошо бы обсудить без «паники»

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (8 оценок, среднее: 4,25 из 5)
Загрузка...