Skąd węgiel krótko po Wielkim Wybuchu?

Węgiel jest niezbędny dla życia, a niedawno znaleziono go w jednej z najdalszych galaktyk we Wszechświecie. Jaką wagę ma to odkrycie?

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba stał się następcą bardziej znanego Kosmicznego Teleskopu Hubble’a w 2022 roku. I już zaraz po jego uruchomieniu zaczął on zaskakiwać naukowców wynikami, które wywracają do góry nogami teorie naukowe o początkach naszego Wszechświata. Jakie to wyniki?

Po pierwsze, okazało się, że rzekomy kosmiczny świt (czyli okres powstawania pierwszych gwiazd) aż roi się od galaktyk. Po drugie, zaczęto bić rekordy co do odkryć najodleglejszej (a tym samym najstarszej) galaktyki, która miałyby powstać krótko po Wielkim Wybuchu. Aktualną rekordzistką jest galaktyka JADES-GS-z14-0, która miała istnieć już 290 milionów lat po powstaniu Wszechświata (a ile milionów lat wcześniej zaczęła powstawać?)¹. Po trzecie, te bardzo stare galaktyki okazują się zaskakująco dojrzałe, wiele z nich to galaktyki spiralne. Wreszcie po czwarte, zaczęto znajdować w owych galaktykach pierwiastki, które rzekomo powinny były powstać znacznie później.

Jedno z najświeższych odkryć dotyczy właśnie tego ostatniego problemu. Według teorii Wielkiego Wybuchu w wyniku tego wydarzenia powstały tylko trzy pierwiastki: wodór, hel i śladowe ilości litu. Kiedy pojawiły się pierwsze gwiazdy (tzw. gwiazdy III populacji), rozpoczęły one syntezę tychże pierwiastków, aby powstały bardziej złożone pierwiastki. Jest to wspomniany wcześniej kosmiczny świt. Zaznaczmy jednak, że naukowcy wyznaczają skrajnie różne daty początku i końca kosmicznego świtu (np. jedni wyznaczają czas 250-350 mln lat po Wielkim Wybuchu², a inni 50-1000 mln lat³). I jednym z pierwiastków, które miały wtedy powstać, jest węgiel.

Węgiel odkryty w jednej z najstarszych galaktyk

Na czym więc polega wspomniane wcześniej odkrycie? Pewien zespół naukowców dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba odkrył, że odległa galaktyka o identyfikatorze GLASS-z12 (GS-z12) zawiera bardzo duże ilości węgla⁴. Problem w tym, że obecny obraz tej galaktyki jest datowany na zaledwie 350 mln lat po Wielkim Wybuchu (według stanu na 05.06.2024 była to piąta najdalsza znana nam galaktyka⁵). Oprócz tego analiza spektralna galaktyki wykazała ślady tlenu i neonu, choć dalsze badania mają to zweryfikować.

Jak stwierdził prof. Roberto Maiolino z Instytutu Kavli, współautor pracy naukowej z listopada 2023 roku opisującej wspomniane wyżej odkrycie:

Wcześniejsze badania sugerowały, że węgiel zaczął formować się w dużych ilościach stosunkowo późno – około miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Odkryliśmy jednak, że węgiel uformował się znacznie wcześniej – może być nawet najstarszym metalem ze wszystkich⁶.

Ponadto uważa się, że tlen, który ma liczbę atomową 8, zaczął powstawać znacznie wcześniej niż węgiel (o liczbie atomowej 6). Miało to wynikać z ilości energii, z jaką miały wybuchać pierwsze supernowe, tj. supernowe gwiazd nieodkrytej dotychczas populacji III. Naukowcy sugerują, że najwyraźniej tak wcześnie we Wszechświecie procesy musiały zachodzić nieco inaczej niż jest to powszechnie przyjęte.

Inna sprawa, że sama galaktyka jest uznawana jedynie za zalążek dojrzałej galaktyki. Jest ona aż 100 000 razy mniej masywna niż Droga Mleczna. Z drugiej strony pamiętajmy, że to tylko ocena naukowców – istnieją bowiem też tzw. ultrazwarte galaktyki karłowate. Przykładem może być M60-UCD1 znajdująca się 49 milionów lat świetlnych od nas, a której średnica wynosi zaledwie 300 lat świetlnych (Droga Mleczna ma średnicę ponad 100 000 lat świetlnych)⁷. Z kolei średnica GS-z12 wynosi około 3000 lat świetlnych⁸.

Życie we wczesnym Wszechświecie?

Odkrycie to ma jeszcze inny zastanawiający wymiar. Węgiel jest bowiem podstawowym budulcem istot żywych. Dlatego, jak zwrócił uwagę inny autor pracy, Francesco D’Eugenio:

Te obserwacje mówią nam, że węgiel może szybko powstawać we wczesnym Wszechświecie. A ponieważ węgiel ma fundamentalne znaczenie dla życia, jakie znamy, niekoniecznie jest prawdą, że życie musiało wyewoluować znacznie później we Wszechświecie. Być może życie pojawiło się znacznie wcześniej – chociaż jeśli istnieje życie w innym miejscu we Wszechświecie, mogło ono ewoluować zupełnie inaczej niż tutaj na Ziemi⁹.

A zatem według D’Eugenio życie we Wszechświecie mogło już teoretycznie powstać kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Jeżeli jednak tak się stało, to miało ono mało czasu na ewolucję, zanim owe pierwsze gwiazdy zaczęły wybuchać jako supernowe.

Co zaskakujące, niektórzy naukowcy cofają możliwość powstania życia nawet do 15 milionów lat po Wielkim Wybuchu! Tak zasugerował Abraham Loeb z Uniwersytetu Harwardzkiego. Stwierdził, że właśnie wtedy kosmiczne promieniowanie tła miało temperaturę ok. 300 Kelwinów, pozwalając na rozwój życia na skalistych ciałach niebieskich w obszarach największego zagęszczenia materii. Miałoby ono jednak tylko 2-3 miliony lat na rozwój, co teoretycznie pozwoliłoby najwyżej na rozwój organizmów bakteryjnych¹⁰.

Według jeszcze innej hipotezy życie mogło się pojawić nawet w sekundę po Wielkim Wybuchu! Naukowcy proponujący taką hipotezę uważają, że takie niezwykle egzotyczne istoty żyłyby zaledwie w mgnieniu oka¹¹.

Co myśleć o tych wszystkich odkryciach i hipotezach? Dawniej naukowcy sądzili, że życie mogło powstać w niewiele mniej niż 1 miliard lat po Wielkim Wybuchu, gdy już było trochę węgla. Teraz niektórzy uważają, że węgiel istniał zaledwie 350 milionów lat po Wielkim Wybuchu, a może i wcześniej. Podobnie same gwiazdy musiałyby istnieć już tak wcześnie, aby doszło do fuzji węgla i powstania życia na planetach wokół nich.

Wszechświat został stworzony, aby w nim mieszkać

Czy zatem życie mogło istnieć w naszym Wszechświecie już od samego jego początku? Tak naprawdę nie jest to wcale nowa hipoteza. Mówi nam o tym już Księga Rodzaju. Według niej Bóg stworzył cały Wszechświat wcale nie tak dawno temu (bo tylko kilka tysięcy lat temu) w sześć dni – przestrzeń kosmiczną w dniu drugim, wszystkie ciała niebieskie w dniu czwartym, a człowieka w dniu szóstym. Innymi słowy, Wszechświat i życie w nim (w tym człowiek) mają praktycznie ten sam wiek.

Sugestie niektórych naukowców na temat możliwości życia w najwcześniejszym Wszechświecie pięknie pasują do obrazu biblijnego. Bóg stworzył bowiem Ziemię i cały Wszechświat, aby był zamieszkały przez istoty inteligentne. O tym też mówi Pismo Święte. Z jednej strony przedstawia historię stworzenia świata tak, że człowiek jest gotowy żyć w nim już po kilku dniach od początku stwarzania. Z drugiej strony ten motyw jest obecny w niektórych innych fragmentach Biblii, np.:

Albowiem tak mówi Pan, Stworzyciel nieba, On Bogiem, który ukształtował i wykonał ziemię, który ją mocno osadził, który nie stworzył jej bezładną, lecz przysposobił na mieszkanie: Ja jestem Pan, i nie ma innego (Księga Izajasza 45,18).

Stwórca zaprojektował Wszechświat tak, aby pozwalał na istnienie życia. Gdyby on powstał sam z siebie 13,8 miliarda lat temu, to wcale nie musiał mieć praw fizyki pozwalających na to. Teoria wieloświata zakłada bowiem istnienie blisko nieskończonej liczby wszechświatów, które nie pozwalają na życie. Jest to jednak teoria niesprawdzona i jej głównym celem jest wyeliminować z całego rachunku Boga jako Stwórcy naszego Wszechświata¹².

Coraz więcej danych naukowych potwierdza, że nasz Wszechświat powstał właśnie po to, aby było w nim życie. I to właśnie głosi Pismo Święte.

Przypisy

1. R. Biernikowicz, Webb odkrył najdalszą znaną nam galaktykę JADES-GS-z14-0, Urania, 09.07.2024, https://www.urania.edu.pl/wiadomosci/webb-odkryl-najdalsza-znana-nam-galaktyke-jades-gs-z14-0 [dostęp: 04.11.2024].
2. Cosmic dawn occurred 250 to 350 million years after Big Bang, UCL News, 24.06.2021, https://www.ucl.ac.uk/news/2021/jun/cosmic-dawn-occurred-250-350-million-years-after-big-bang [dostęp: 04.11.2024].
3. Cosmic Dawn, Network for Exploration and Space Science (University of Colorado Boulder), https://www.colorado.edu/ness/science/cosmic-dawn [dostęp: 04.11.2024].
4. F. D’Eugenio et al., JADES: Carbon enrichment 350 Myr after the Big Bang in a gas-rich galaxy, arXiv, 16.11.2023, https://arxiv.org/abs/2311.09908 [dostęp: 04.11.2024].
5. H. Devlin, Carbon detected in galaxy observed 350m years after big bang, The Guardian, 05.06.2024, https://www.theguardian.com/science/article/2024/jun/05/carbon-detected-in-galaxy-observed-350m-years-after-big-bang [dostęp: 04.11.2024].
6. Cyt. za: Earliest detection of metal challenges what we know about the first galaxies, University of Cambridge, 06.06.2024, https://www.ucl.ac.uk/news/2021/jun/cosmic-dawn-occurred-250-350-million-years-after-big-bang [dostęp: 04.11.2024].
7. Hubble Helps Find Smallest Known Galaxy Containing a Supermassive Black Hole, NASA, 17.09.2014, https://www.nasa.gov/news-release/hubble-helps-find-smallest-known-galaxy-containing-a-supermassive-black-hole/ [dostęp: 04.11.2024].
8. ALMA Observatory confirms record age of distant galaxy, Universe Magazine, 17.01.2023, https://universemagazine.com/en/alma-observatory-confirms-record-age-of-distant-galaxy/ [dostęp: 04.11.2024].
9. Cyt. za: Earliest detection…, op. cit.
10. B. Yirka, Astrophysicist suggests life may have existed shortly after Big Bang, Phys.org, 11.12.2013, https://phys.org/news/2013-12-astrophysicist-life-shortly-big.html [dostęp: 04.11.2024].
11. P. Sutter, Life might have been possible just seconds after the Big Bang, Space.com, 10.12.2023, https://www.space.com/life-possible-seconds-after-big-bang [dostęp: 04.11.2024].
12. G. Bates, Multiverse theory—unknown science or illogical raison d’être?, Creation Ministries International, 30.06.2009, https://creation.com/multiverse-theory [dostęp: 04.11.2024].

Wszystkie cytaty biblijne pochodzą z Biblii Tysiąclecia.

© Źródło zdjęcia głównego: Canva.