Czy Wszechświat się obraca?

Niedawno światem nauki wstrząsnęła informacja, że Wszechświat może się obracać. Na czym polega to odkrycie i jakie są jego implikacje?

Od kilku lat kosmologia znajduje się w poważnym kryzysie. Naukowcy mają bowiem dwie różne metody obliczania tempa rozszerzania się Wszechświata, które dają dwa całkowicie różne wyniki. Pierwsza metoda polega na obserwacji wczesnego Wszechświata i jego reliktów, takich jak kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła i barionowe oscylacje akustyczne. Zgodnie z tymi obserwacjami kosmos rozszerza się z prędkością ok. 67 km/s na jeden megaparsek (Mpc¹). Druga metoda polega natomiast na wykorzystaniu tzw. świec standardowych, takich jak odległe gwiazdy i supernowe typu Ia. I ta metoda daje wynik ok. 73 km/s/Mpc².

Różnica w pomiarach wynosi zatem aż 6 km/s/Mpc. Znana jest jako napięcie Hubble’a i poważnie spędza sen z powiek astronomom, ponieważ obecny model rozszerzania się Wszechświata nie przewiduje takich niezgodności. Co ma zatem oznaczać ta różnica? Jak to możliwe, że dwie różne metody dają aż tak sprzeczne wyniki? Czy astronomowie naprawdę coś przegapili? Jak się okazuje, możliwa pomoc przychodzi z dość nieoczekiwanego źródła.

Hipoteza rotującego Wszechświata

Niedawno temu naukowcy z Uniwersytetu Hawajskiego w Mānoa, którym przewodzi István Szapudi, dokonali zaskakującego odkrycia. Próbując rozwiązać problem napięcia Hubble’a dodali kolejny czynnik, jakim jest obrót Wszechświata. I nagle oba konkurencyjne wyniki rozszerzania się Wszechświata zaczęły się ze sobą zgadzać! Tak oto zespół ten stworzył nowy matematyczny model naszego Wszechświata, który uwzględnia jego obrót. Nie są to jednak jakieś szaleńcze prędkości – chodzi bowiem o jeden pełny obrót na aż 500 miliardów lat. Jest to 36 razy więcej niż wynosi obecny szacunek wieku Wszechświata³.

Co interesujące, idea obracającego się Wszechświata może rozwiązać inny problem, na jaki natrafili naukowcy przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Otóż okazuje się, że galaktyki we Wszechświecie mają tendencję do obracania się w jednym kierunku. Aż ⅔ galaktyk, które odkryto za pomocą JWST obraca się zgodnie ze wskazówkami zegara, a pozostałe w przeciwnym kierunku. W przypadkowo powstałym Wszechświecie liczba galaktyk obracających się w jednym kierunku powinna być mniej więcej równa liczbie galaktyk obracających się w kierunku przeciwnym. Jest to zatem mocno zagadkowe odkrycie⁴.

Jedno z proponowanych wyjaśnień jest takie, że nasz Wszechświat powstał jako rotujący. Teraz wyniki badań nad napięciem Hubble’a dostarczają kolejnego impulsu do badań nad tym, czy nasz kosmos naprawdę się obraca. Co więcej, sporządzony dotychczas model matematyczny rotującego Wszechświata nie łamie żadnych znanych nam praw fizyki, takich jak prędkość światła. Niemniej naukowcy oczywiście podchodzą na razie do hipotezy rotującego Wszechświata z ostrożnością i rezerwą. Niektórzy z nich uważają, że może to oznaczać, że nasz kosmos znajduje się w czarnej dziurze innego kosmosu. Niezależnie od tych hipotez, badacze będą musieli teraz stworzyć szczegółową symulację komputerową rotującego Wszechświata⁵.

Kosmos nieskończony czy kosmos obracający się?

Oczywiście na obecny moment obracający się Wszechświat to jedynie hipoteza. Pobudźmy jednak na moment naszą wyobraźnię i zastanówmy się nad jej implikacjami.

Zacznijmy od tego, co to właściwie oznacza, że Wszechświat się obraca? Czy obracają się tylko galaktyki, czy cała przestrzeń kosmiczna razem z galaktykami? I co więcej, wokół czego się to wszystko obraca? I tu pojawia się przerażająca dla niektórych perspektywa: czy to możliwe, że Wszechświat ma środek lub centrum? Czy to nawet możliwe, aby cały nasz Wszechświat obracał się wokół Ziemi i naszej Galaktyki? Czyżby Ziemia rzeczywiście była centrum Wszechświata? A jeśli nie jest nim Ziemia, to gdzie jest ten środek? I skoro Wszechświat ma środek i obraca się wokół niego, to czy ma on również granicę?

Powyższe pytania możemy zadawać, kiedy wyobrażamy sobie nasz Wszechświat jako wyłącznie trójwymiarową przestrzeń. Może ona potencjalnie mieć kształt sferyczny z granicami (podobnie jak widzimy obserwowalny Wszechświat) lub być absolutnie nieskończona we wszystkich kierunkach. Jeśli jednak Wszechświat rzeczywiście rotuje, to trudno, aby jego przestrzeń była absolutnie nieskończona. Nawiasem mówiąc, absolutna nieskończoność kosmosu we wszystkich kierunkach jest niemożliwa również w przypadku, gdy miał on początek, a co przecież głosi teoria Wielkiego Wybuchu (a także, co ciekawe, Pismo Święte).

Mimo to badania nad gęstością krytyczną Wszechświata mocno sugerują, jakoby posiadał on w pełni prostą geometrię (Ω = 1), a nie zakrzywioną (Ω > 1 lub Ω < 1)⁶. To by oznaczało, że Wszechświat nie jest globalnie zakrzywiony w żaden sposób, czyli że jest jednak nieskończony. A może po prostu kosmos jest tak ogromny, że nie potrafimy wykryć zakrzywienia globalnego na skalę obserwowalnego Wszechświata? I jeśli jest on rzeczywiście zakrzywiony (czyli nie taki nieskończony i przez to również zdolny do rotacji), to jak to zakrzywienie wygląda?

Wszechświat jako 3-sfera

Aby w ogóle zrozumieć kwestię zakrzywienia Wszechświata, musimy wejść w temat wyższych wymiarów przestrzennych. Istnieją teorie, zgodnie z którymi nasz kosmos jest tak naprawdę tzw. trójwymiarową sferą, czyli 3-sferą⁷. Owa 3-sfera to trójwymiarowy odpowiednik znanej nam dwuwymiarowej sfery⁸ (otaczającej trójwymiarową kulę), zakrzywiony w czterech wymiarach i otaczający tzw. 4-kulę. Możemy spróbować opisać ją jako trójwymiarową „powierzchnię” (hiperpowierzchnię) czterowymiarowej „kuli” (hiperkuli). I taką trójwymiarową hiperpowierzchnią sferyczną otaczającą zupełnie nieznaną nam czterowymiarową hiperprzestrzeń 4-kuli może być właśnie nasz Wszechświat.

Co by to oznaczało w praktyce? Porównajmy tę dziwaczną sytuację do Ziemi. Jak wiemy, nasza planeta jest trójwymiarowa, posiada dwuwymiarową powierzchnię, po której chodzimy, a także jednowymiarową oś obrotu i zerowymiarowe (punktowe) bieguny. Jeśli cały Wszechświat jest zakrzywioną w czterech wymiarach 3-sferą, to posiada trójwymiarową powierzchnię (w której istnieje nasz kosmos i my sami), z dwuwymiarową lub jednowymiarowymi osiami obrotu oraz z jednowymiarowymi lub punktowymi biegunami (zależnie od tego, o jakim obrocie mówimy). Szalone, prawda? Cechy takiej 3-sfery są zdefiniowane matematycznie, ale jest to niezwykle ciężkie do zrozumienia, nie mówiąc już o wizualizacji. Co nie oznacza, że taki kształt Wszechświata jest niemożliwy.

Czy rzeczywiście znajdujemy się w „centrum” Wszechświata?

Niemniej możemy się teraz zastanowić, gdzie można umieścić naszą Galaktykę, a razem z nią Układ Słoneczny i Ziemię. Czy znajdujemy się na jednym z równików obracającego się 3-sferycznego Wszechświata? Czy może gdzieś na wyższych „szerokościach”? A może nawet na jednym z jego biegunów? Oczywiście na ten moment nie jesteśmy w stanie tego stwierdzić. Ostatnie odkrycia dokonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba na razie raczej nie określają, gdzie mielibyśmy się znajdować. Jeżeli jednak faktycznie kosmos posiada kształt 3-sfery, która dodatkowo się obraca, to z odpowiednimi narzędziami i danymi moglibyśmy potencjalnie wyznaczyć naszą pozycję w geometrii całego Wszechświata.

Gdyby się okazało jednak, że znajdujemy się na jednym z biegunów naszej kosmicznej 3-sfery, to miałoby to określone konsekwencje. Od około 100 lat naukowy paradygmat jest taki, że Wszechświat nie posiada żadnego centrum. Tym bardziej naukowcy nie wierzą, że Ziemia znajduje się w jakiejś preferowanej lokacji, którą moglibyśmy określić jako centrum Wszechświata⁹. Ale jeśli nasz Wszechświat jest 3-sferą, to posiada bieguny, które już są wyjątkowymi lokacjami. Co jeśli nasza Galaktyka (i Ziemia) faktycznie znajduje się na jednym z biegunów Wszechświata lub w jego pobliżu? I co by to oznaczało dla nas i dla naszego zrozumienia naszego miejsca w całym kosmosie?

Wszechświat, czyli inteligentny projekt

Nawet jeśli nie znajdujemy się na takim biegunie, to sama informacja, że Wszechświat posiada bieguny zmieniłaby całkowicie obecnie funkcjonujący paradygmat. Nasz kosmos posiadałby bowiem kształt i nie byłby wtedy całkowicie jednorodny. Byłaby to kolejna poważna przesłanka, że Wszechświat nie powstał samoistnie, ale został zaprojektowany. A przez kogo zaprojektowany, o tym mówi nam już Pismo Święte:

Gdy patrzę na Twe niebo, dzieło Twych palców, księżyc i gwiazdy, któreś Ty utwierdził: czym jest człowiek, że o nim pamiętasz, i czym syn człowieczy, że się nim zajmujesz?¹⁰

Polecamy również inne artykuły:

• RUBIES-UDS-QG-z7, czyli galaktyka która umarła za wcześnie
• Planeta K2-18 b – czy naukowcy znaleźli tam ślady życia?
• Planety w kosmosie – dlaczego Bóg stworzył ich tak wiele?
• Skąd węgiel krótko po Wielkim Wybuchu?

Przypisy

1. 1 parsek to w przybliżeniu 3,2616 lat świetlnych, czyli 1 Mpc to 3,2616×10^6 (lub ok. 3 261 600) lat świetlnych.
2. R. Kosarzycki, Czy Wszechświat się obraca? Nowa hipoteza może rozwiązać zagadkę tempa jego ekspansji, Puls Kosmosu, 18.04.2025, https://www.pulskosmosu.pl/2025/04/wszechswiat-sie-obraca-napiecie-hubblea/ [dostęp: 08.05.2025].
3. UH astronomer finds the universe could be spinning, University of Hawai’i News, 14.04.2025, https://www.hawaii.edu/news/2025/04/14/universe-could-be-spinning/ [dostęp: 08.05.2025].
4. Puzzling observation by JWST: Galaxies in the deep universe rotate in the same direction, Phys.org, 12.03.2025, https://phys.org/news/2025-03-puzzling-jwst-galaxies-deep-universe.html [dostęp: 08.05.2025].
5. R. Kosarzycki, Czy Wszechświat…, op. cit.
6. B. Gavett, Geometry, Omega, and the Universe, Forsyth Astronomical Society, FAS Astronomers Blog, Volume 30, Number 12, 26.09.2022, https://www.fas37.org/wp/geometry-omega-and-the-universe/ [dostęp: 08.05.2025].
7. Wszechświat jest 4-wymiarową hiper-kulą o brzegu 3-wymiarowej sfery ekspandującej, GeekWeek, 30.11.2020, https://geekweek.interia.pl/astronomia/news-wszechswiat-jest-4-wymiarowa-hiper-kula-o-brzegu-3-wymiarowe,nId,5546829 [dostęp: 08.05.2025].
8. W geometrii wielowymiarowej mówi się o n-wymiarowych rozmaitościach (ang. manifolds) różnych krzywych, takich jak okręgi lub elipsy. Okrąg może mieć rozmaitość jednowymiarową (okrąg), dwuwymiarową (sfera), trójwymiarową (3-sfera), czterowymiarową (4-sfera) itd.
9. Where is the center of the universe?, Astronomy, 16.01.2024, https://www.astronomy.com/science/ask-astro-where-is-the-center-of-the-universe/ [dostęp: 08.05.2025].
10. Psalm 8,4-5.

© Źródło zdjęcia głównego: Canva.