Spojrzenie na narodziny świata

– W ogóle nie da się ani potwierdzić, ani zanegować żadnych sądów dotyczących wszechświata – mawiał. Mylił się, i to bardzo. Dowodzi tego tegoroczna Nagroda Nobla z fizyki.

Zupa z cząstkami światła
Koncepcja Wielkiego Wybuchu pojawiła się w 1927 roku, zaledwie dwa lata przed zaobserwowaniem przez amerykańskiego astronoma Edwina Hubble’a rozpierzchających się we wszystkie strony galaktyk. Mówi ona, że wszechświat miał swój początek w nieskończenie małym, gęstym i gorącym punkcie. Punkcie, poza którym nic nie istniało, bo on sam zajmował całą przestrzeń. Także czas rozpoczął swój „bieg” dopiero od tego wydarzenia. Ocenia się, że około 14 miliardów lat temu przestrzeń zaczęła nagle pęcznieć, niosąc z sobą materię. W 1948 roku Georg Gamow przewidział istnienie echa tego wydarzenia, czyli tzw. promieniowania reliktowego, czy inaczej mikrofalowego promieniowania tła. Wszechświat na samym początku – mówił Gamow – był bardzo gęsty i bardzo gorący, a cząstki materii były wymieszane jak w wielkim gotującym się kotle zupy z cząstkami światła. Ta zupa, plazma, była tak gęsta, że cząstki światła, czyli fotony, nie potrafiły się z niej wydostać. Ich otoczenie było nieprzezroczyste. Ale taki stan nie trwał wiecznie. Wraz z rozszerzaniem się przestrzeni, spadała także gęstość materii. Około 200 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu materia stała się w końcu przezroczysta dla światła, a same fotony zostały „uwolnione”. To było rozumowanie czysto teoretyczne, ale w 1964 roku, promieniowanie tła rzeczywiście odkryto.

Embriony galaktyk
Do dzisiaj to bardzo gorące początkowo promieniowanie wystygło do temperatury zaledwie 2,7 Kelwina, czyli około minus 270 st. Celsjusza. W każdym centymetrze sześciennym naszego otoczenia znajduje się około 300 fotonów, które biegły do nas przez prawie cały wiek wszechświata. Te fotony niosą informację o tym, jak wczesny wszechświat wyglądał, ale naukowcy nauczyli się ten obraz odczytywać dopiero kilka lat temu. Pierwsze pomiary promieniowania tła były wykonywany przy pomocy olbrzymich – przypominających rogal – anten. „Naziemne” badania promieniowania reliktowego wykazały, że ono rzeczywiście istnieje, ale jego obraz nie był wystarczająco „ostry”, aby móc na nim dostrzec jakiekolwiek szczegóły.

Dopiero w 1989 roku z Ziemi wystrzelono sondę COBE, a w 2003 roku jeszcze dokładniejszą sondę WMAP. John C. Mather – tegoroczny laureat Nagrody Nobla z fizyki – był pomysłodawcą tej misji. Z kolei drugi laureat, George F. Smoot, był szefem zespołu, który analizował nadesłane przez COBE zdjęcia. A okazały się one bardzo interesujące. Naukowcy od pewnego już czasu podejrzewali, że ta bardzo gorąca w niemowlęcym okresie życia wszechświata plazma, nie mogła być jednorodna. Inaczej nie powstałyby gromady galaktyk, czy też same galaktyki. Ale dopiero tegoroczni laureaci pierwsi te nierównomierności, zmarszczki, fluktuacje temperatury zauważyli. Dokładna ich analiza pozwoliła stwierdzić, że to embriony przyszłych galaktyk.

Największymi strukturami we wszechświecie są supergromady, liczące tysiące grup czy gromad galaktyk. Grupa zawiera około 50 galaktyk, a gromada do kilku tysięcy. We wszechświecie jest grubo ponad sto miliardów galaktyk. Każdą z nich – średnio – zamieszkują dziesiątki, setki miliardów gwiazd. Jedną z supergromad jest Supergromada Lokalna (albo inaczej Supergromada w Pannie). Jedną ze stu zamieszkujących ją grup jest Grupa Lokalna. Jedną z trzydziestu wchodzących w jej skład galaktyk jest galaktyka Drogi Mlecznej. Na jej peryferiach od około 4,5 miliarda lat świeci stosunkowo mała, niepozorna gwiazda, zwana Słońcem. Wokół niej krąży osiem planet, a na jednej z nich (trzeciej licząc od strony gwiazdy) istnieje życie. Jesteśmy częścią tego, co powstało w czasie Wielkiego Wybuchu. Częścią tego, co po raz pierwszy z takimi szczegółami zobaczyli tegoroczni laureaci Nagrody Nobla z fizyki.