Miliardy lat świetlnych stąd prawa fizyki nieco inne

Astrofizycy przeanalizowali sygnał z kwazara sprzed 13 mld lat. Potwierdzili, że niektóre prawa fizyki różnią się tam nieco od naszych. A w dodatku wielkość zmian tych praw fizyki we Wszechświecie nie jest równomierna.

Wizja artystyczna kwazara ULAS J1120+0641. To obiekt w odległości 13 mld lat świetlnych od Ziemi. Prawa fizyki w tamtym obszarze Wszechświata trochę mogą różnić się od tych w naszym obszarze.

Badania, w których uczestniczyli naukowcy z Grupy Kosmologicznej Uniwersytetu Szczecińskiego, ukazały się w “Science Advances”.

Uczestnik badań, prof. Mariusz P. Dąbrowski z Uniwersytetu Szczecińskiego w rozmowie z PAP tłumaczy: „W naszych badaniach zastanawiamy się, czy prawa fizyki tu i teraz są takie same, jak gdzieś indziej, dawno temu. I okazuje się, że nie”. A to – jego zdaniem – ma pewne konsekwencje filozoficzne.

PODRÓŻE W CZASIE I PRZESTRZENI

Światło porusza się ze skończoną prędkością. A przez to, obserwując odległe obiekty, możemy „podróżować w czasie”. Kiedy patrzymy na Słońce, widzimy światło niosące informacje o tym, co działo się na najbliższej nam gwieździe 8 minut temu. Ale kiedy wpatrujemy się w najjaśniejsze gwiazdy konstelacji Oriona – Betelgezę i Riegla – stajemy się już świadkami procesów sprzed odpowiednio 427 i 720 lat. I tak obserwując coraz dalej położone obiekty astronomiczne, możemy mieć wgląd w coraz dalszą przeszłość. A dzięki temu poznawać, jak wyglądał Wszechświat dawno temu, w odległych galaktykach.

Międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez Johna Webba przeanalizował światło z kwazara ULAS J1120+0641 (to jądro aktywnej galaktyki) znajdującego się niewyobrażalnie daleko, bo aż 13 mld lat świetlnych stąd. Badacze dostali w ten sposób wgląd w to, jak wyglądały prawa fizyki w bardzo młodym Wszechświecie.

„Sięgnęliśmy do kwazara, który powstał miliard lat po Wielkim Wybuchu. Stwierdziliśmy, że pewna stała fizyczna – tzw. stała struktury subtelnej (alfa) – mogła być w tamtym okresie mniejsza niż jest teraz” – streszcza naukowiec. Dodaje, że stała struktury alfa mówi, jak przyciągają się ładunki elektryczne.

DLACZEGO JESTEŚMY TACY ZWARCI

My, ludzie (i wszystko, co widzimy wokół siebie), jesteśmy spajani w całość oddziaływaniem elektromagnetycznym. To od niego zależą oddziaływania ładunków elektrycznych czy wiązania chemiczne. A wielkością, która opisuje te oddziaływania jest właśnie stała alfa.

Od wielkości tej stałej zależy np., jak mocno przyciągają się cząstki. Jeśli stała ta miałaby większą wartość niż teraz, cząstki silniej by się przyciągały, a materia byłaby bardziej „zwięzła”. Tymczasem mniejsza stała – jak w części Wszechświata, z której pochodzi odległy kwazar – oznacza, że materia ta może być ze sobą słabiej związana.

Jaki to ma związek z życiem? “Z wcześniejszych obliczeń wynika, jakie są limity rozmiarów zwierząt na Ziemi. Największym zwierzęciem na Ziemi był brachiozaur. Jego rekord trudno pobić, bo każde większe zwierzę pod wpływem własnego ciężaru najpewniej połamałoby się. Gdyby jednak stałe fizyczne miały tu u nas inną wartość, to inne byłyby i ograniczenia wielkości organizmów. Mniejsza stała alfa mogłaby więc oznaczać, że mogłyby powstawać większe organizmy” – obrazuje naukowiec.

To, ile wynosi więc dokładnie stała alfa przekłada się na to, jakie kształty mają gwiazdy, układy planetarne, a potencjalnie – również i życie. Nowa wiedza o prawach obowiązujących w innych częściach Kosmosu może więc zmienić podejście do tego, jakich poszukujemy obiektów i… obcych form życia.

NIEIDEALNA SYMETRIA

To, że miliardy lat świetlnych stąd prawa fizyki były nieco inne, to jednak nie wszystko, co pokazują światu autorzy pracy w „Science Advances”. Ich badania potwierdzają też, że zmiany tych praw fizyki nie są we Wszechświecie jednorodne. A to oznacza, że Kosmos nie jest tak symetrycznym miejscem, jak można było dotąd przypuszczać.

„Z większości dotychczasowych obserwacji wynika, że Wszechświat się rozszerza, a rozszerzanie zachodzi jednakowo we wszystkich punktach i we wszystkich kierunkach. Jak nadmuchiwany balon, na którym litery się jednakowo rozciągają niezależnie od tego, w którym są miejscu. Ostatnio jednak coraz więcej jest sygnałów, że możemy mieć we Wszechświecie do czynienia z kosmicznymi dipolami. A dipol to układ dwóch ładunków elektrycznych, które wyróżniają jakąś linię” – opowiada naukowiec.

W przypadku rozkładu stałej struktury subtelnej we Wszechświecie możemy mieć do czynienia właśnie z takim brakiem symetrii. „Jeżeli jakieś punkty są w tej samej odległości od nas – np. 13 mld lat świetlnych stąd – ale na jeden patrzymy w kierunku północnym, a na drugi – w kierunku zachodnim, to może się okazać, że wartość stałej struktury subtelnej będzie tam inna. A to oznacza że zmiana tej stałej we Wszechświecie jest niejednorodna” – mówi prof. Dąbrowski.

A stąd wniosek, że nie każdy punkt i kierunek we Wszechświecie jest jednakowo ważny. Są punkty i kierunki ważniejsze niż inne. Naukowcy wskazali teraz dokładniej, jak ich szukać.

Autorstwo: Ludwika Tomala
Ilustracja: ESO – M. Kornmesser (CC BY 4.0)
Źródło: NaukawPolsce.PAP.pl

Ocena wpisu
  Liczba głosów: 0   Średnia ocena: 0
UWAGA! Jakiś film nie działa? Zgłoś to w komentarzu a postaram się szybko naprawić!

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.