«УЭББ» ПОТВЕРЖДАЕТ ТЕОРИЮ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА

Ихлов Б. Л.

После первых открытий нового телескопа «Уэбб» некоторые издания, например, киевский астроклуб, стали утверждать, что его данные якобы опровергают теорию Большого взрыва (ТБВ):

https://youtu.be/1g_2YeOswLA

Научный уровень опровержения ТБВ

В изложении есть ряд ошибок: например, никакому закону сохранения возникновение массы Вселенной не противоречит, ряд ученых объясняет ее наличие равным уменьшением (увеличением отрицательной) гравитационной энергии, но само расширение порождает массу [1]. Во-вторых, в ОТО нет закона сохранения энергии. И никакой 2-й закон термодинамики не нарушен, хотя бы потому. что Вселенная - не термодинамическая система, да еще с некомпенсированным гравитационным полем, которое уже в классике нарушает 2-й закон термодинамики [2]. Наконец, тепловая смерть Вселенной, как утверждает автор ролика, не должна наступить к сегодняшнему дню, т.к. в звездах еще не выгорело ядерное горючее и т.д.

Автор ролика увязывает возраст Вселенной и начало расширения из сингулярного состояния с теорией Большого взрыва – но это неверно. Представление о сингулярном состоянии возникло из модели Фридмана расширения Вселенной, возраст Вселенной – из наблюдаемой величины – красного смещения, из обратной постоянной Хаббла.

Расстояние между галактиками оценивается по красному смещению, чем выше красное смещение, тем более удалена от нас галактика. Многие из новых изображений Уэбба показывают более высокое красное смещение, чем когда-либо ранее, которое показывает, что некоторые из звездных скоплений образовались примерно на 250 миллионов лет раньше Большого взрыва.

Но дело в том, что не существует даты Большого взрыва. Возраст Вселенной, определяемый через постоянную Хаббла, весьма приближенный, т.к. постоянная Хаббла – величина переменная, в ранней Вселенной она была на много порядков больше.

Собственно, есть ряд противоречий в представлении о сингулярном состоянии, например, проблема энтропии: не могут быть одновременно бесконечными плотность и температура, так как при бесконечной плотности мера хаоса стремится к нулю, что не может совмещаться с бесконечной температурой.  Но это не теория Большого взрыва. Полагается также. Что температура и плотность в «сингулярном» состоянии были планковскими.

Есть альтернативы ТБВ, например, версия Большого отскока предполагает, что нынешняя Вселенная является последней в серии вселенных, каждая из которых сжимается до небольшого объема, а затем снова расширяется. Эти сжатие и расширение образуют «отскок».

Автор видео утверждает, что ТБВ якобы требует модели мультивселенных. Это неверно.

Автор утверждает, модель инфляции была создана для подтверждения ТБВ, это неверно, она была создана для обоснования однородности Вселенной.

Автор ролика указывает на «удивительное богатство таких элементов, как кислород», в далеких галактиках. В ТБВ говорится, что взрыв не мог производить ничего, кроме водорода, гелия, лития и следов бериллия, говорит автор. Чтобы более тяжелые элементы типа кислорода существовали сегодня, они должны были бы образоваться в звездах в процессе ядерного синтеза.

Действительно, линии кислорода в далекой галактике GHZ2/GLASS-z12 были обнаружены, и это открытие подтверждено. Но этой галактике значительно больше лет, чем тот период, когда образовывались водород, гелий и литий, ей 367 млн лет. Это открытие никоим образом не касается ТБВ,
Эмиссия ярких линий указывает на то, что эта галактика быстро обогатила свои запасы газа элементами тяжелее водорода и гелия. Это дает некоторые подсказки о формировании и эволюции первого поколения звезд, а также об их продолжительности жизни.
Прежние подтверждения ТБВ

1. Главным подтверждением ТБВ является существование реликтового излучения. Автор ролика не говорит об этом.

До 1948 г. существовали представления о холодном начале Вселенной. В 1948 г. Г. А. Гамов предложил модель «горячей Вселенной», построенную на теории расширяющейся Вселенной Фридмана: вначале был взрыв, произошедший из сингулярного состояния. Гамов добавил к модели то, что первичное вещество мира было не только очень плотным, но и очень горячим, в горячем и плотном веществе ранней Вселенной происходили ядерные реакции, были синтезированы легкие химические элементы. Модель Большого взрыва предсказывала наличие космического фона излучения, оно сохранилось после эры рекомбинации, когда материя стала прозрачной для излучения. Гамов смог ориентировочно оценить, какова должна быть сегодняшняя температура этого излучения – примерно 3К.

Ряд открытий, сделанных телескопом «Спектр-РГ», запущенным в 2019 г., подтверждают теорию возникновения Вселенной в результате Большого взрыва. Одним из таких открытий стало обнаружение очень далекого квазара (активного ядра галактики со сверхмассивной черной дырой и с огромным излучением от гамма-квантов до радиодиапазона с пиком в УФ), который образовывался на ранних стадиях формирования Вселенной.
По существующим моделям газовые облака должны объединяться в звезды и галактики гораздо медленнее, чем предполагают богатые галактиками снимки ранней Вселенной Уэбба. Через несколько дней после того, как телескоп Уэбба в 2022 г. начал наблюдения, он обнаружил галактику, которая была яркой, когда Вселенной было всего 230 миллионов лет. Дальнейшие исследования показали, что таких галактик в сотни и тысячи раз больше ожидаемого количества. Что требует пересмотра модели эволюции галактик – но не самой теории Большого взрыва.

Кроме того, изобилие таких галактик, основанное на изображениях небольшого участка неба, может быть иллюзией. Также возможно, что астрономы ошибочно идентифицируют галактики чуть более позднего времени как очень ранние.

Камера «Уэбба» в ближнем инфракрасном диапазоне фильтрует их свет в нескольких диапазонах длин волн, давая приблизительное определение цвета; более красный означает более удаленный. Но пыль, окружающая галактику, может ввести в заблуждение наблюдателей, поскольку она может поглощать звездный свет и переизлучать его на более длинных волнах, заставляя галактику выглядеть более красной.

Согласно одной из моделей образования галактик тепло внутри газовых облаков замедляет скорость, с которой гравитация в противном случае конденсировала бы вещество в звезды, в результате чего звездообразование занимает примерно в 100 раз больше времени, чем если бы за это отвечала только гравитация. Когда первые звезды в протогалактике начинают светить, они выделяют больше тепла в газ, тормозя дальнейшее звездообразование. А первые звезды - недолговечные гиганты; когда они взрываются как сверхновые, они еще больше нагревают газовые облака или полностью выбрасывают их из формирующейся галактики.

Исследования, проведенные с помощью «Хаббла», показали, что скорость звездообразования была относительно постоянной примерно через 600 млн лет после большого взрыва. Но результаты «Уэбба» подразумевают, что в более ранние времена его темп был гораздо быстрее, как если бы газовые облака коллапсировали без торможения из-за высокой температуры или вспышек сверхновых.

Другая теория заключается в том, что первые звезды могли образоваться быстрее, потому что они сформировались только из первичной материи, оставшейся после Большого взрыва - водорода и гелия, без более тяжелых элементов, образовавшихся в более поздних поколениях звезд.

2. Лямбда-CDM теория, включающая холодную темную материю, описывает, как вскоре после Большого взрыва темная материя под действием собственной гравитации собралась в «ореолы», которые втянули в себя обычную материю и создали условия для ее конденсации в галактики. Лямбда-CDM предсказывает количество и размер ореолов, которые должны были существовать в ранней Вселенной, и, следовательно, количество галактик. Возможно, удастся подстроить lambda-CDM, чтобы создать что-то более близкое к тому, что видит Уэбб, возможен также пересмотр модели инфляции – но не саму основу теории Большого взрыва. Так или иначе, пока не существует эволюционной модели, которая согласовывалась бы со всеми имевшимися еще до запуска «Уэбба» данными.
3. К главным доказательствам ТБВ относится еще и количество гелия во Вселенной.

Все существующие и существовавшие звезды произвели лишь 10% всего гелия, остальные 90% могли произойти в следствии события, соизмеримого с масштабами с Большого взрыва. 

Доказательство ТБВ данными «Уэбба»

Автор ролика указывает, что, используя «Хаббл», пришли к выводу, что далекие галактики имеют более неправильную форму, чем близлежащие, что якобы соответствовало ТБВ, т.к.  самые далекие галактики мы видим еще в стадии формирования.

Сегодня считается, что в отсутствие тёмной материи флуктуации плотности барионного вещества нарастали бы очень медленно из-за расширения Вселенной и галактики бы не успели образоваться к настоящему времени. Так или иначе, новые данные Уэбба могли бы внести коррективы не в теорию Большого взрыва, а в модели эволюции галактик.

По данным «Уэбба» далекие галактики имеют более мощную и сформированную структуру, одно из исследований первого снимка глубокого поля «Уэбба» обнаружило неожиданно большое количество далеких галактик, имеющих форму диска, то есть, форму – по Хабблу - уже сформированной галактики.

Автор ролика строит свое опровержение ТБВ на сравнении данных «Уэбба» со старой классификацией Хаббла, согласно которой неправильные галактики эволюционирую в эллиптические и в спиральные. То есть. В ранней Вселенной, которую нам показывают самые удаленные галактики (точнее, их свет) должны были бы существовать лишь неправильные, еще не эволюционировавшие галактики. Тогда как «Уэбб» обнаружил, что самые удаленные (их свет) – именно эллиптические, т.е. уже эволюционировавшие, кроме того, на удалении 11 миллиардов световых лет от Земли «Уэбб» обнаружил спиральные галактики с перемычкой, которые по Хабблу формируются только в поздней Вселенной.

Однако последняя классификация Хаббла – это 30-е годы, на ее основе – классификация ван ден Берга, классификация Вокулера, существенно отличная классификация Ходжа и ванд ен Берга.

Но и эти классификации не охватывают все многообразие галактик, среди которых можно выделить, помимо чисто дисковых, «неправильных» или трехъярусных спиральных, например, галактики Е, галактики Сейферта, дискообразные и кольцевые галактики без спиральной структуры, голубые галактики Аро и Маркаряна, компактные галактики, асимметричные галактики, галактики Np, наконец, квазары и квазаги.

Динамическая эволюция тесно связана с изменением структуры галактики, так как динамика подсистем галактики и определяет её форму – эллиптическую или дисковую, симметричную или неправильную.

Тем не менее, в современной терминологии остаётся след старой интерпретации Хаббла: эллиптические галактики называют галактиками ранних типов, а спиральные — поздних типов. В 1970-х годах распространилась идея, что галактики не могут менять тип и формируются при разных начальных условиях. Но и от неё в дальнейшем отказались, т.ч. потому, что в неправильных галактиках были обнаружены неяркие старые звезды. В 90-х стали считать, что галактики всё же последовательно эволюционируют, но в обратную сторону относительно той, что была предложена Хабблом: сначала у спиральных галактик нарастают балджи (сфероидальные уплотнения из звезд в центре галактики) и они становятся галактиками всё более ранних типов, а затем они в результате слияний превращаются в эллиптические галактики.

Действительно: спиральные галактики, т.е. вращающиеся, обладающие моментом импульса – наоборот, молодые, т.к. момент импульса появляется у звездных систем и галактик в результате расширения при наличии кривизны пространства, которая была максимальной на начальных стадиях Вселенной и затем снизилась почти до нуля (см. [3]). Таким образом, обнаружение «Уэббом» спиральных галактик в ранней Вселенной подтверждает ТБВ.

Литература

1. Ихлов Б.Л. Возможна ли термодинамика Вселенной? Материалы VI Российской конференции ОСНОВАНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ И МАТЕМАТИКИ. Москва, РУДН, 9-10 декабря 2022 г. С. 228-235.
2. Ихлов Б. Л. Об увеличении массы Вселенной. Материалы XVIII Международной конференции «ФИНСЛЕРОВЫ ОБОБЩЕНИЯ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ». РУДН. 25 – 26 ноября 2022 года. С.114-122.
3. Ikhlov B. L. Solar System Features. Process Management and Scientific Development. Int. conf. UK, Birmingham. March 5, 2020. P. 114-123. DOI 10.34660/INF.2020.6.56909

URL:  http://naukarus.ru/public_html/wp-content/uploads/2020/ PMSD%20March%205%20-%20Part%202.pdf=114 ; http://www.doi.org/

Дополнительная литература

1. Ихлов Б. Л. Возникновение Вселенной в религиях мира.

http://www.litsovet.ru/index.php/material.read?material_id=583434

2. Ихлов Б. Л. Ранняя эволюция физической формы материи

http://www.litsovet.ru/index.php/material.read?material_id=619898