Universum

The Big Bang

Universum skall, enligt de flesta astronomer, ha skapats ur en gigantisk explosion för ca 10 - 20 miljarder år sedan. Ur en oändligt liten punkt med en oändligt stor täthet har universum plötsligt exploderat ut i det som vi kan observera idag med myriader av galaxer och stjärnor. Teorin om denna enorma explosion går under namnet 'The Big Bang' - den stora smällen. Big bang-teorin är i dag i stort sett accepterad av de flesta astronomer men det finns ett antal allvarliga problem med denna teori som innebär att den vilar på en mycket ostadig grund.

Teorin förklarar faktiskt ingenting om materiens uppkomst utan teorin förutsätter hela tiden att materien alltid har funnits. Den förklarar heller inte vad det var som fick denna oändligt lilla punkt att explodera och hur materien kan fly från en gravitation som borde ha varit tusentals triljoner gånger större än ett s.k. svart hål. Det finns heller ingen förklaring till hur denna materia kunde dra ihop sig för att så småningom kunna bilda de regelbundna anhopningar som i dag kan ses som galaxgrupper, galaxer och stjärnor. De flesta objekt i universum har dessutom egenheten att de roterar. Hur har planeterna, stjärnorna och galaxerna fått sin rotation om allting har skapats ur en gigantisk explosion? Stora delar av universum rör sig dessutom i sidled, nästan vertikalt mot den förmodade expansionsriktningen.

En vetenskaplig teori skall slutligen kunna förutsäga någonting. Detta gäller inte teorin om The Big Bang.

Man kan generellt säga att tre olika observationer ledde till att teorin om den så kallade 'Stora smällen' eller 'the Big bang' accepterades. De var den kosmiska bakgrundsstrålningen, mängden helium i universum samt rödförskjutningen av det avlägsna stjärnljuset. Tyvärr har ingen av observationerna genomgått en nödvändig kritisk granskning och mycket forskning återstår därför för att observationerna till fullo kan förstås. Vi ska titta lite på de alternativa förklaringar som faktiskt finns för dem.

Bakgrundsstrålningen

All materia utstrålar värme, oavsett vilken temperatur det har. Oavsett var astronomerna tittar i universum kan de registrera en jämn, enhetlig strålning som kallas för den kosmiska bakgrundsstrålningen. Det verkar som om den härstammar från materia som har en temperatur på 2,73 K (d v s 2,73 grader över den absoluta nollpunkten). Denna bakgrundsstrålning ansågs till en början vara en rest från 'the Big bang'. Många tror, felaktigt, att teorin om 'the Big bang' förutsade denna bakgrundsstrålning.

Eftersom denna bakgrundsstrålning är så jämnt utspridd över hela universum, borde också materien i universum vara utspridd på samma sätt. Materien borde inte dra sig samman till olika objekt i universum. Astronomerna kan dock bara konstatera att all materia i universum är ordnade i grupper och hopar - allt från stjärnor som är ordnade i galaxer och galaxer som i sin tur är ordnade i galaxgrupper o.s.v. Bakgrundsstrålningen verkar därför inte vara någon rest från 'the Big bang'.

Heliummängden

Mängden helium i universum kan inte förklaras av 'the Big bang'. Tvärtom så fick denna teori justeras just för att kunna förklara förekomsten av helium. I vissa typer av stjärnor (B-stjärnor) finns det dock för lite helium och i vissa andra stjärnor förekommer berryllium, vilket motsäger denna teori.

Rödförskjutningen

Avlägsna objekt i universum uppvisar ofta en så kallad rödförskjutning vilket helt enkelt innebär att ljuset från objekten är rödare än vad de borde vara. Denna förskjutning tolkas som en slags dopplereffekt av ljuset vilket innebär att ett avlägset objekt antas avlägsna sig från jorden med en viss hastighet. Ju snabbare objektet avlägsnar sig desto större är rödförskjutningen. Rödförskjutningen antas också vara ett mått på avståndet. Ju längre bort objektet är från jorden, desto snabbare antas objektet också avlägsna sig. Hela universum antas därför expandera. Men det finns ett antal problem med dessa antaganden:

Rödförskjutet ljus från världsrymden ser ut att ha vissa avvikande egenskaper från att vara en ren dopplereffekt. Värdet av rödförskjutningen borde vara steglöst och jämnt fördelat mellan de olika galaxerna. I stället ser det ut som om rödförskjutningen hos de olika galaxerna är samlade på regelbundna, fasta avstånd. Detta skulle vara som att påstå att galaxerna bara skulle kunna färdas i vissa bestämda hastigheter(!). Eftersom atomer faktiskt beter sig på ett liknande sätt när de ger ifrån sig energi, kvanta, av en bestämd mängd kan det finnas ett samband. Den kontroversielle fysikern Barry Setterfield (se Ljushastighetens avtagande) arbetar för närvarande på en modell där han hävdar att rödförskjutningen är just en atomär effekt och inte en dopplereffekt.

Markarian 205

Markarian 205 och NGC 4319. Två närliggande objekt som ser ut att höra samman trots olika rödförskjutningar.

De kanske mest intressanta och gåtfulla objekten på stjärnhimlen är dock kvasarerna. Kvasarer (ett sammandraget ord för "kvasistellära objekt" eller "Quasi Stellar Objects", QSO, på engelska) är stjärnliknande objekt som avger en enorm strålning med en mycket kraftig rödförskjutning. De första kvasarerna observerades under det sena 50-talet men det dröjde ytterligare 20 år innan det rådde någon större enighet bland astronomer och fysiker kring kvasarernas natur. Man misstänker att kvasarerna p.g.a. sina extrema egenskaper är kärnorna i mycket avlägsna och massiva galaxer som kan avge energier som motsvarar över tusen galaxer av Vintergatans storlek. Det skulle enligt kosmologerna kunna röra sig om supermassiva "svarta hål", föregångarna till dagens galaxer som vi tack vare det stora avståndet nu kan observera flera miljarder år senare. Astronomen Halton Arp, som i unga år var en av Edwin Hubbles assistenter, upptäckte dock att många kvasarer med en stor rödförskjutning ser ut att vara sammanhörande och ibland till och med sammanlänkade med objekt som har en betydligt lägre rödförskjutning (se bild).

Galaxen NGC 4319 (A) har en rödförskjutning motsvarande 1 700 km/s. Markarian 205 (C) är en kvasar med en rödförskjutning som motsvarar 21 000 km/s. Detta innebär att kvasaren borde vara 12 gånger så långt bort som galaxen. Båda objekten ser emellertid tydligt ut att vara förbundna med en materiabrygga (B). Detta tyder på att de är mycket närmare varandra än vad rödförskjutningen anger.

Andra exempel på liknande fenomen i universum är 'Stephans kvintett' (en galaxgrupp där en av galaxerna uppvisar en avvikande rödförskjutning) samt galaxen NGC 7603 (som har en mindre följeslagare med kraftigt avvikande rödförskjutning).

Om observationerna stämmer, innebär det att teorin om 'the Big Bang' inte längre kan vara riktig och hela kosmologin måste skrivas om.

De saknade Population III-stjärnorna

Enligt Big bang-teorin kan endast den allra enklaste materian som väte, helium och möjligen små spår av litium ha bildats när universum skapades. De första och således äldsta stjärnorna i universum kan därför endast ha bestått av dessa grundämnen. Stjärnor av denna typ kallas för Population III (Pop III). Man antar att det var i Pop III-stjärnornas inre som tyngre grundämnen bildades via termonukleära reaktioner. De tyngre grundämnena frigjordes från stjärnorna först då stjärnorna exploderade. De yngre stjärnorna, av typerna Pop II och Pop I, innehåller alla metaller som alltså måste ha bildats av resterna efter att en äldre Pop III-stjärna har exploderat. Ju yngre en stjärna är, desto mer metaller innehåller den. Pop II-stjärnorna innehåller ca 0,1 procent metaller och de yngsta, av typen Pop I, innehåller ca 2 - 3 procent metaller. Vår jord, och allt liv, bygger på tyngre grundämnen som bara kan ha bildats i Pop III-stjärnornas inre.

En stjärnas beståndsdelar avslöjas av det ljusspektrum som stjärnan sänder ut. Det är alltså möjligt för astronomerna att med hjälp av ljusspektrat se vad en stjärna eller galax består av, trots att de kan befinna sig på miljontals ljusårs avstånd. Trots att astronomerna har ägnat mycket stor tid till att mäta stjärnornas ljusspektrum har man ännu inte träffat på en enda stjärna av typen Pop III. Till och med ljuset från de mest avlägsna galaxerna, vars ljus borde ha sänts ut vid en tid som låg närmare Big bang, visar klara spår av metaller. Men hur har metallerna uppkommit om det inte finns några Pop III-stjärnor? Förespråkarna av Big bang-teorin förklarar frånvaron av Pop III-stjärnorna med att de måste ha varit så massiva att de snabbt brann slut på sitt bränsle och att de därför inte kan upptäckas mer. Men detta är bara en i raden av bekväma bortförklaringar; hur kan man veta att en stjärna som man aldrig har sett var massiv? All vetenskap måste baseras på det man vet och inte på antaganden som aldrig kommer att kunna bekräftas. Man vet t. ex. att över 90 procent av alla stjärnor idag inte är massiva - varför skulle då de ursprungliga stjärnorna ha en annan fördelning av massan? Och, som sagt, gamla galaxers ljusspektra avslöjar att metaller existerar även där.

Overifierbara antaganden

Big bang-teorin förutsätter att det måste finnas en given mängd massa i universum för att materien skall hållas samman och t.ex. kunna forma galaxer och stjärnor. Det har visat sig att universums massa inte ens är i närheten av den mängd som krävs för att kunna hålla ihop universum. För kosmologerna är det absolut nödvändigt att den saknade materien måste finnas där trots att man inte kan se den eller på något annat sätt upptäcka den. Man har därför gett den namnet "mörk materia" - ett rent påhitt som enbart kommit till för att rädda Big bang-teorin.

Big bang-teorin förutsätter också att universums expansion avtar med tiden, ungefär så som en boll som kastas rakt upp i luften förlorar sin hastighet ju högre upp den kommer. Kosmologerna har länge försökt att mäta denna inbromsning. Den chockerande sanningen visade sig istället vara att universums expansion inte avstannar - den accelererar! För att åter kunna rädda Big bang-teorin var man nu tvungna att uppfinna ytterligare en faktor. Den här gången skapade man en osynlig energikälla som klarar av att övervinna gravitationen och få stjärnor och galaxer att accelerera bort från varandra. Denna energikälla, som ingen heller har kunnat mäta eller på något annat sätt upptäcka, kallas passande nog för "mörk energi".

Varken "mörk materia" (som skapades för att hålla samman universum) eller "mörk energi" (som skapades för att kunna expandera universum) kan alltså ses, mätas eller på något annat sätt testas. Vi har fått lära oss att den största delen (ca 96 %) av universum består av denna mörka materia och energi. Det är inte många som har fått lära sig att båda företeelserna är konstruktioner som bara har tillkommit för att bevara Big bang-teorin.

Bullet cluster

Bullet Cluster. Snarare ett bevis emot "Big Bang"?

Det har under de senaste åren dykt upp fler och fler bilder i olika media som påstås bevisa existensen av mörk materia. En av de mer kända är det bildmontage som skall föreställa två kolliderande galaxgrupper vilka går under namnet "Bullet cluster" (t.v). I detta fallet skulle mörk materia indirekt kunna bevisas genom att materian åstadkommer en s.k. gravitationell lins som får bakgrundsgalaxerna att framträda. Bilden har ofta publicerats tillsammans med rubriker av typen "Ett direkt bevis för mörk materia" eller "Den mörka materian har avslöjats" etc.

Sanningen har emellertid visat sig vara den att bilden kan användas till att förklara flera olika kosmologiska hypoteser beroende på vad det är som man egentligen vill se. Kritiker till Big Bang-teorin anser sig till och med ha visat att bilderna av "Bullet cluster" sannolikt är ett direkt bevis emot Big bang eftersom bilderna snarare visar att galaxerna är relativt små, ljussvaga och närliggande (läs mer här för en mer detaljerad förklaring). Big bang-anhängarnas bevisföring är i sedvanlig ordning baserad på cirkelbevis och overifierbara antaganden; rödförskjutning som ett mått på avstånd, en förmodad gigantisk kollision som måste ha ägt rum för annars har man ingen egentlig förklaring till den energi som bilden uppvisar samt en "gravitationell lins" bestående av mörk materia som ingen kan se men som måste finnas där för annars är det ingen gravitationell lins och det måste det ju vara för annars kan Big bang-teorin inte förklara det man ser. Med denna typ av resonemang kan vad som helst bevisas utan att man för den skull kommer närmare sanningen.

Varför väljer man då att konstruera inbillade egenskaper istället för att medge att Big bang-teorin är felaktig? Kanske är det så enkelt att även vetenskapsmän är människor som alla andra. Det är inte lätt att medge för sig själv och för andra att stora delar av ens forskarliv och karriär har baserats på felaktiga antaganden och teorier. Att vetenskapen är självkorrigerande är en sanning med stor modifikation. Människans världsbild ändras inte på en dag. Konsekvenserna av att medge att universum inte har kommit till genom en oförutsägbar ursmäll där ingenting plötsligt skall ha exploderat till allting är större än vad vi först kan ana. Det enda återstående alternativet är helt enkelt för skrämmande. En övernaturlig förklaring får inte komma ifråga då vetenskapen av naturliga och definitionsmässiga skäl inte arbetar med det övernaturliga som en faktor.

Alltfler astronomer börjar trots allt att ifrågasätta Big Bang-teorin. Deras teorier och alternativa förklaringar har dock inte haft samma förmåga att nå ut till den populärvetenskapliga pressen. Internet har visat sig vara ett alldeles utmärkt medium för astronomerna att presentera sina teorier på. En bra sida som försöker samordna de olika alternativa teorierna presenteras här för den kosmologiskt intresserade.

Ljushastighetens avtagande

Ljusets hastighet har inom fysiken alltid ansetts vara en konstant, d. v. s. ljuset i vakuum anses färdas i en konstant hastighet som aldrig förändras. Denna konstant, c, har uppmätts till 299 792 km/s. Under 20- och 30-talet fördes en debatt där vissa fysiker ifrågasatte ljuskonstanten. Trots att denna konstant senare fastslogs vara oföränderlig, har vissa vetenskapsmän fortsatt med att ifrågasätta om ljuset verkligen färdas i en konstant hastighet. En av dem, den australiske astronomen Barry Setterfield, har tillsammans med matematikern Trevor Norman publicerat en teori om att ljushastigheten faktiskt avtar. Setterfield och Norman anser sig även kunna visa detta genom att ett antal utförda mätningar genom århundradena pekat på avtagande värden för ljushastigheten. Avtagandet har enligt Setterfield skett i enlighet med en kritiskt dämpad kurva vilket kan förklaras av att energitätheten i universum ökar.

Om Setterfield har rätt innebär det att det ljus som antagits ha färdats i universum under flera miljarder år i själva verket kan ha tillryggalagt motsvarande sträcka på några tusen år. Detta innebär också att samtliga åldersbestämningar som har utförts med radioaktiva metoder måste justeras på motsvarande sätt eftersom sönderfallshastigheten är beroende av ljushastigheten. Bergarter som exempelvis tidigare har ansetts vara miljarder år kan i själva verket vara några tusen år gamla. Den rödförskjutning som observeras i universum stödjer teorierna - ljus som färdats länge genom universum blir rödförskjutet om ljushastigheten samtidigt avtar; ju längre ljuset har färdats, desto större rödförskjutning. Bakgrundsstrålningen är, enligt Setterfield, inget annat än ljuset från de mest avlägsna galaxerna som har blivit så rödförskjutet att man numera enbart kan mäta det som infraröd strålning. Med utgångspunkt från bakgrundsstrålningens temperatur och från det värde som ljushastigheten ursprungligen måste ha haft kan man bestämma universums maximala ålder till ca 8 000 år.

Setterfields teorier har, naturligtvis, blivit mycket kontroversiella. Fortfarande har dock ingen vetenskapsman kunnat vederlägga dem, tvärtom - vetenskaplig press har under den senaste tiden medgett att ljushastigheten faktiskt kan ha avtagit, och de har även föreslagit att sänkningen t. o. m. är större än den Setterfield kom fram till!

För den vetenskapligt intresserade kan Setterfields teorier läsas här.

Termodynamikens lagar

Första lagen

Termodynamikens första lag säger att den totala mängden energi i universum förblir konstant. Den säger också att energin eller dess motsvarande massa, även om den kan ändra form, inte kan skapas eller förstöras. En naturlig följd av detta faktum är att det inte finns någon naturlig process som kan skapa energi. Energin måste med andra ord en gång ha skapats av någonting som står utanför det naturliga.

Andra lagen

Universum antas vara ett isolerat system (se avsnittet om evolutionen). Enligt termodynamikens andra lag borde mängden användbar energi i universum ha minskat sedan det skapades. Men, om man då räknar bakåt i tiden skulle mängden användbar energi till slut ha överstigit universums totala energi vilken, enligt termodynamikens första lag, förblir konstant. Detta är naturligtvis fysikaliskt omöjligt vilket visar på att universum är skapat.

Ytterligare en konsekvens av termodynamikens andra lag är att när universum bildades var det mer organiserat och komplext än vad det är idag. Detta går tvärt emot evolutionisternas och Big Bang-förespråkarnas påståenden att universum från början skall ha varit oorganiserat och senare gått mot ett ordnat tillstånd.

Universums ålder

Det finns en rad företeelser och omständigheter i universum som talar för att att det är betydligt yngre än vad astronomerna anser att det är. Hur gammalt universum är vet naturligtvis ingen, men åldrar upp emot 30 miljarder år har angetts. Sedan sekelskiftet har universums uppskattade ålder stigit från 2 miljarder år till 30 miljarder år allteftersom nya teorier lanserats och nya upptäckter har gjorts. Nedan följer ett antal alternativa sätt för att uppskatta universums ålder. Dessa alternativ ger naturligtvis olika åldrar och syftet är inte heller att försöka fastslå en definitiv ålder för universum.

Malströmsgalaxen

Malströmsgalaxen (M51 eller NGC 5194) är en av de otaliga galaxer som visar upp en tydlig spiralstruktur. På grund av galaxernas roterande rörelse borde denna spiralstruktur för länge sedan ha lösts upp om universum är äldre än 10 - 500 miljoner år.


M13

Stjärnhopen M13 i stjärnbilden Hercules. Det finns stjärnor i denna typ av stjärnhopar som avlägsnar sig med en sådan hastighet att stjärnhopens gravitation inte längre kan hålla kvar dem. Stjärnhoparna bryts således sakta sönder. En stjärnhop borde därför inte kunna existera under mer än en miljon till en miljard år.


Avlägsna galaxer

Bilden till vänster visar några av de mest avlägsna galaxer som astronomerna har lyckats fotografera. De befinner sig, enligt gängse teorier, på ca 20 miljarder ljusårs avstånd och borde, enligt Big bang-teorin, således visa hur ett ungt universum såg ut vid tiden strax efter dess födelse. Men galaxerna är 'fullvuxna' och precis lika komplicerade som de mest närbelägna galaxerna i vår galaxgrupp. Bilder som denna visar att det är någonting som inte stämmer med teorin om 'The Big bang'.


Krabbnebulosan

Rester efter exploderande stjärnor (novor eller supernovor), som t. ex. Krabbnebulosan (M1) till höger, expanderar med en viss hastighet. Man har fortfarande inte hittat rester efter supernovor som kan ha expanderat under mer än 7 000 år, vilket talar för ett ungt universum. Antalet rester efter exploderande stjärnor är dessutom så pass sällsynta att, med tanke på den observerade explosionsfrekvensen, samtliga kända novor och supernovor bör ha exploderat under de senaste 7 000 åren. Krabbnebulosan bildades efter en stjärnexplosion år 1054. Händelsen dokumenterades av kinesiska och japanska astronomer.

Många astronomer har vid ett flertal tillfällen uttryck sin förvåning över den ordning som råder i universum. Med tanke på att universum, enligt den rådande Big bang-teorin, har sitt ursprung i en gigantisk explosion borde varken ordning eller regelbundenhet existera. Ändå är det just detta vi kan observera då vi tittar ut i rymden.

Ytterligare fakta

  • Det finns som sagt inga vetenskapliga förklaringar på hur stjärnor och planeter kan ha bildats utifrån interstellära gasmoln. Om vi antar att detta trots allt kan ske, måste det först antingen ha bildats stoftpartiklar som sedan drog ihop sig till större objekt eller genom att gasmolnen drabbades av en gravitationell kollaps. Oavsett vilken modell man väljer, kräver de oändligt mycket mer tid än hela den påstådda åldern för universum.
  • Galaxerna i varje galaxgrupp rör sig så snabbt att grupperna borde ha upplösts redan efter några hundra miljoner år.
  • De kortperiodiska kometerna kan endast existera i ca 10.000 år innan de löses upp på grund av den massa de förlorar varje gång de passerar solen. Trots detta finns det ett stort antal kortperiodiska kometer i vårt solsystem. De långperiodiska kometerna borde enbart ha kunnat existera i ca 1 miljon år.
  • Runt vår sol existerar fortfarande små mikroskopiska stoftpartiklar trots att de för länge sedan borde ha bromsats upp och fallit in mot solytan eller mot någon planet (Poynting - Robertson effekten). Hela vårt solsystem borde vara rensat på stoftpartiklar redan efter några tusen år.
  • Om månen skulle vara miljarder år gammal, vilket astronomerna påstår, skulle den ha samlat på sig ett tjockt lager damm från allt meteornedfall. Innan vetenskapliga instrument placerades på månen var vissa forskare oroliga över att de kommande astronauterna skulle kunna sjunka ner i ett 1,5 kilometer tjockt dammlager. Dammlagret visade sig endast vara någon centimeter tjockt, vilket talar för ett ungt solsystem.
  • Månen avlägsnar sig med ca 4 cm/år från vår jord och denna hastighet måste i det förflutna ha varit högre. Månen kan emellertid aldrig ha varit närmare jorden än 18.400 km (den s.k. Roche-gränsen) på grund av att jordens tidvattenkrafter annars skulle krossa den. Men även om månen skulle ha varit så nära att den hade haft direkt kontakt med jorden, skulle det enbart ha tagit 1,37 miljarder år för månen att nå sin nuvarande distans. Detta är med andra ord månens maximalt möjliga ålder, vilket innebär att den är alldeles för ung för att ex. någon evolution skall ha kunnat ske.

Bilder utgivna av NASA/ESA under public domain, http://hubblesite.org/.