Z answersingenesis.org přeložil Václav Dostál, editace Jakob Haver – 11/2018. Úvodní obrázek ukazuje chladnou skvrnu (cold Spot) na mapě CMB (zdroj: Wikipedia).
V r. 1948 teoretičtí fyzici předpověděli, že pokud vesmír začal velkým třeskem, měl by být zaplněn nízkoteplotním radiačním polem. Toto záření prý vyplynulo z éry 380 000 let po velkém třesku, kdy hmota ve vesmíru měla teplotu asi 3000 stupňů (pro podrobnější vysvětlení viz Dodatek A). Podle modelu velkého třesku se od vytvoření tohoto radiačního pole vesmír tisícinásobně rozpínal a tím se teplota snížila na několik kelvinů (K), jen na pár stupňů nad absolutní nulou. Toto mělo umístit záření do mikrovlnné části spektra. V r. 1948 to bylo spornou otázkou, protože technologie měření tohoto záření ještě neexistovala.
Nicméně od první poloviny 60. let technologie detekce tohoto záření už existovala. V r. 1965 Arno Penzias a Robert Wilson objevili mikrovlnné záření o teplotě o něco menší než 3 K, přicházející ze všech stran. Tento objev kosmického mikrovlnného pozadí (CMB) byl oslavován jako důkaz, že model velkého třesku je pravdivý. Tím byla velmi rychle podkopána podpora hlavního konkurenčního modelu nekonečně ustáleného vesmíru. V důsledku toho se model velkého třesku stal v posledních padesáti letech dominantní kosmologií. Existence CMB zůstává základním pilířem velkého třesku, jako jednoznačná předpověď tohoto modelu. Ovšem, jak tomu často bývá, čertovo kopýtko se skrývá v detailech.
COBE
K získání těchto detailů vědci potřebovali shromáždit o CMB další údaje. Ale zemská atmosféra tomuto úsilí překážela, protože absorbovala klíčové části mikrovlnného spektra. Nejlepším řešením tohoto problému je pozorovat CMB z míst nad zemskou atmosférou. Jako první k tomu byla určena sonda COBE (COsmic Background Explorer), vypuštěná v r. 1989. COBE byla navržena k mapování CMB napříč celou oblohou a měla hledat nepatrné teplotní rozdíly.
Proč by měly v CMB existovat teplotní rozdíly? Podle modelu velkého třesku musel mít raný vesmír mírné odchylky v hustotě. Oblasti s větší hustotou v raném vesmíru by působily jako gravitační jádra, přitahující k sobě další hmotu na úkor méně hustých oblastí. Z těchto oblasti s větší hustotou se následně formovaly hvězdy a galaxie, načež vznikla struktura, kterou vidíme ve vesmíru dnes. Bez těchto malých odchylek v hustotě by struktura vesmíru tak, jak ji vidíme, nemohla existovat. Části prostoru s různou hustotou budou mít odlišné teploty. Tudíž hypotetické oblastní rozdíly v hustotě by se měly ukázat jako mírné teplotní rozdíly v CMB. Při použití modelu velkého třesku z toho teoretici vyvodili závěr, že pozorovaná struktura vesmíru požaduje teplotní fluktuace asi 1:10 000. Tedy protože teplota CMB je téměř 3 K, odchylky v teplotě by měly být kolem 0,0003K. K potvrzení takové předpovědi bylo potřeba tyto očekávané drobné odchylky teploty na poměrně malých oblastech oblohy vyhledat. Přístroje na palubě COBE byly k měření takových velikostí teplotních fluktuací v CMB navrženy. Nicméně COBE po své dvouleté misi zjistila, že pokud jde o teplotu, bylo CMB dokonale rozprostřené.
Teprve až po vychytralých statistických rozborech byli vědci schopni dostat teplotní fluktuace mimo data COBE. A takové teplotní fluktuace byly o jeden řád menší, než ty předpokládané. Jinými slovy, místo teplotních fluktuací 0,0003 K, jak předpovídal model velkého třesku, se teplotní fluktuace ocitly v řádu 0,00003 K. V té době nemohl nikdo upozornit na nějaké teplejší nebo chladnější části oblohy. To proto, že udávané teplotní fluktuace byly mimo schopnost přístrojů na palubě COBE. Nicméně tyto teplotní fluktuace byly později potvrzeny jinými prostředky. Tyto teplotní fluktuace byly oslavovány jako další důkaz velkého třesku. Některé zdroje dokonce tvrdily, že předpovědi a pozorování jsou ve skvělém souladu. A to také byly, jenže až potom, co byl model velkého třesku upraven tak, aby těmto datům odpovídal.
WMAP a Planck
Částečně se to potvrdilo deset let po misi COBE v souvislosti s vypuštěním sondy WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). S využitím pokročilejších technologií byla WMAP schopna měřit v CMB malé teplotní fluktuace a brzy vytvořila mapu teplotních fluktuací napříč celou oblohou. Mapa odhalila dva zajímavé rysy. Jedním byl dlouhý úsek, který byl teplejší než průměrná teplota. To se příčilo modelu velkého třesku. Od té doby tomu někteří vědci říkají „osa zla.“ Druhým rysem byla zhruba kruhová oblast s mnohem menší teplotou než zbytek oblohy. To také odporovalo danému vysvětlení. Brzy to vešlo ve známost jako „chladná skvrna CMB.“ Protože tyto dva rysy nemohly být pohotově vysvětleny, někteří vědci je vypustili s tím, že jde o statistickou chybu, která by v případě přesnějších dat zmizela.
Tato šance přišla s vypuštěním sondy Planck v r. 2009. Sonda Planck opět s využitím nejnovějších technologií poskytla o CMB dosud nejdetailnější údaje. A jak osa zla, tak i chladná skvrna tam zůstaly.
Obrázek ukazuje mapu celé oblohy, vytvořenou sondou Planck. Přímka označuje osu zla a kroužek chladnou skvrnu.
Osa zla a chladná skvrna
S osou zla tu jsou dva závažné problémy. Zaprvé, standardní model velkého třesku pro ni nemá žádné vysvětlení. Osa zla se rozprostírá přes příliš velkou oblast, než aby byla následkem prvotních rozdílů hustoty. Je mnoho vlastností CMB, které může model velkého třesku vysvětlit, jako např. mírně teplejší a chladnější směry v prostoru, které jsou diametrálně opačné. To je interpretováno jako výsledek našeho pohybu prostorem. Nicméně neexistuje žádný známý jev, který by mohl vysvětlit osu zla. Zadruhé, osa zla je ve stejné rovině, jako je Země a ostatní planety sluneční soustavy. Pokud je CMB opravdu kosmologické [způsobené velkým třeskem], nedává to žádný smysl – proč by nějaká obrovská struktura ve vesmíru byla v souladu s rovinou sluneční soustavy? Tento soulad s rovinou sluneční soustavy ukazuje na to, že osa zla je vytvořena spíše místně, než kosmologicky.
Chladná skvrna je o průměru asi 10 stupňů a její průměrná teplota je 70 mK (0,00007 K). Naproti tomu teplotní fluktuace přičítané změnám hustoty v raném vesmíru se rozkládají na mnohem menších částech oblohy a typicky se liší pouze o 18 mK od průměrné teploty CMB. Navíc některé části chladné skvrny jsou o 140 mK chladnější než průměrná teplota CMB. Tento výsledek je pro kosmology záhadou. Pro vysvětlení chladné skvrny existovalo několik návrhů. Jeden z nich říká, že je to důsledek superprázdnoty ve směru chladné skvrny. Tato hypotetická oblast prázdnoty téměř bez jakékoliv hmoty by byla vzdálena 6 – 10 miliard světelných let a v šířce 500 milionů – 1 miliarda světelných let. Byla by to zdaleka největší soustava ve vesmíru. Avšak neexistuje pro to žádný důkaz. Bizarnější návrh říká, že to je známka dalšího vesmíru, který v našem vesmíru zanechal svůj otisk během kosmické inflace, která se hypoteticky odehrála krátce po velkém třesku. Ale většina kosmologů se spokojila s tím, že si studené skvrny příliš nevšímá.
Závěr
Jak vysvětlují osu zla a chladnou skvrnu sekulární vědci? Pro osu zla neexistuje žádné vysvětlení. Kosmologie velkého třesku zjevně nedokáže její značné rozměry vysvětlit. To vše navíc komplikuje její zarovnání s rovinou sluneční soustavy.
Zarovnání osy zla značí, že CMB vůbec nemuselo být kosmologického původu. CMB může být spíše lokálním mikrovlnným pozadím (LMB). Toto jsem navrhoval již dříve. Pokud je CMB ve skutečnosti LMB, sotva je potom důkazem velkého třesku. Jestliže se to potvrdí, pak všechno, co bylo v kosmologii publikované za posledních padesát let je brak. Kosmologové vzhledem k takto katastrofálním důsledkům osu zla ignorují a doufají, že jde o nějakou statistickou chybu. Podobné je to v případě chladné skvrny – bylo tu sice několik návrhů, ale žádný přijatelný. Kosmologové proto dávají přednost možnosti ignorovat ji také.
Jak jsem již řekl, čertovo kopýtko se skrývá v detailech. Je ironií, že právě ta věc, která má být údajně důkazem velkého třesku, se může obrátit v jeho zkázu. My samozřejmě z Písma víme, že Bůh při stvoření vesmíru nepoužil velkého třesku. Bůh stvořil všechno během šesti dnů (Ex 20:11). Země existovala od samého počátku (Gn 1:1) a neutvořila se až devět miliard let po velkém třesku.
Dodatek A
Podle modelu velkého třesku se vesmír objevil náhle ve velmi horkém, hustém, expandujícím stavu. V průběhu následujícího adiabatického rozpínání teplota i hustota vesmíru klesala. Během prvních několika stovek tisíc let nemohlo záření ve vesmíru doletět příliš daleko, protože bylo absorbováno hmotou. Říkáme, že vesmír byl neprůhledný. Hmota měla opakovaně vyzařovat radiaci, ale záření bylo rychle pohlceno a opět vyzářeno. Takhle to pokračovalo, dokud vesmír dostatečně nezchladl, aby se poprvé mohly tvořit stabilní atomy vodíku. Za přítomnosti stabilních atomů se vesmír stal průhledným a fotony světla tak mohly poprvé relativně neomezeně cestovat prostorem. Fyzici říkají, že došlo k oddělení hmoty od záření; kosmologové na toto období raného vesmíru odkazují jako na dobu oddělení. Protože vesmír měl být v té době poměrně hustým plynem, záření by mělo spektrum černého tělesa. Černé těleso je idealizovaný dokonalý absorbér a emitér záření. Mnoho reálných objektů chování černého tělesa připomíná. Černé těleso má spektrum charakterizované malým zářením při kratších vlnových délkách, prudkým nárůstem emise s rostoucí vlnovou délkou k vrcholu a následným pozvolným poklesem emise při větších vlnových délkách. Emisní špička nastává při vlnové délce, která je nepřímo úměrná teplotě černého tělesa (Wienův zákon). Mnoho objektů se černému tělesu docela podobá, takže fyzici a astronomové Wienův zákon používají k měření teplot mnohých těles.
Kosmologové odhadují, že teplota vesmíru v době oddělení byla asi 3000 K, a tak záření z této doby mohlo mít křivku černého tělesa s vrcholem odpovídajícím černému tělesu o teplotě 3000 K. Během času tak pozorovatel mohl vidět záření černého tělesa z postupně vzdálenějších míst vesmíru. To znamená, že pokud doba oddělení nastala před 13,8 mld. let, pak bychom dnes měli vidět záření přicházející ze všech směrů a do vzdálenosti 13,8 mld. světelných let. Ovšem zatímco záření letělo k nám, vesmír se rozpínal a dodal tomuto záření rudý posuv vůči prvotnímu záření černého tělesa. Rudý posuv by zachoval tvar [křivky] záření černého tělesa, ale jeho charakteristická teplota spektra by se měnila nepřímo úměrně s velikostí vesmíru. Kosmologové odhadují, že od doby oddělení se vesmír rozpínal tisícinásobně, takže pozorovaná teplota radiačního pozadí by měla být tisícinou 3000 K, neboli 3 K. Současná měření ukazují teplotu 2,72548 ± 0,00057 K.
O autorovi
Dr. Danny Faulkner
Dr. Danny Faulkner má magisterské vzdělání v oboru fyziky na Clemsonově univerzitě a akademické vzdělání Ph.D. v oboru astronomie na univerzitě v Indianě. Byl profesorem na univerzitě Lancaster Jižní Karolina více než 26 let. Pracuje jako vědecký redaktor odborného čtvrtletníku Creation Research Society Quarterly a vydal více než 100 článků v různých časopisech. Nyní pracuje jako výzkumník, autor a mluvčí pro Answers in Genesis.
Poznámky VD: Autor v odkázaném článku uzavírá, že CMB je spíše lokálního původu (stejně jako ve výše uvedeném závěru) a zde navíc nepřijímá jeho vznik jako emisi mezigalaktickým prachem. Ve výše uvedeném závěru ovšem naznačuje, že CMB by mohlo být projevem samotného kosmického prostoru. Kosmický prostor sám totiž emituje různé druhy záření „pozadí“. Kromě CMB také září např. jako CIB – kosmické záření infračerveného záření. CIB má tutéž charakteristickou křivku záření jako CMB, totiž záření černého tělesa. Jenže vrchol pochopitelně není poblíž 3K!
Kromě CMB a CIB kosmický prostor vysílá rentgenové záření, gama záření a kosmické pozadí neutrin. Avšak jen CMB a CMB je důkladně prozkoumáno. Důkladný rozbor CIB najdeme v článku kolektivu autorů „Nová měření fluktuací kosmického infračerveného pozadí…“ – arxiv.org/pdf/1201.5617v2.pdf. Zde jsou (mj.) uvedeny typické křivky, charakteristické pro záření černého tělesa. Podobné křivky uvádějí ve svém starším článku.
Závěr: Jak CMB, tak CIB jsou zářeními „pozadí“ či prostoru o charakteristice záření černého tělesa. Poněvadž se tato charakteristika uvádí u CMB jako jednoznačný důkaz reliktu Velkého třesku, je možné – a možná nutné – ji vztáhnout i na CIB. Ovšem buďto pro obě záření nebo pro žádné! Nikdo ovšem netvrdí, že CIB je reliktem velkého třesku. Takže ani CMB jím není! [Podrobnosti viz vaclavdostal.8u.cz/ze_studia.pdf, str. 41 – 49]
Doplnění: Novější důkaz vzniku mikrovlnného záření (dynamického Casimirova jevu) – viz vaclavdostal.8u.cz/vznik_dce.pdf – ukazuje, že zdrojem tohoto záření může být rychle kmitající vakuum, které vytváří kosmický prostor. (Viz též Kniha o vakuu ).