Observaciones de los primeros universos por parte del Telescopio espacial James Webb (JWST) no puede explicarse mediante los modelos cosmológicos actuales. Estos modelos estiman la edad del universo en 13.800 millones de años, basándose en concepto de universo en expansión del big bang.

Mi investigación propone un modelo que determina la edad del universo es 26,7 mil millones de añoslo que explica elimposible primera galaxia» hallazgos.

Las primeras galaxias imposibles se refieren a que algunas galaxias del amanecer cósmico -entre 500 y 800 millones de años después del big bang- tienen discos y protuberancias similares a las que han atravesado un largo período de evolución. Y las galaxias más pequeñas son aparentemente más masivo que los más grandeslo cual es todo lo contrario de las expectativas.

Frecuencia y distancia

Esta estimación de edad se deriva de la tasa de expansión del universo midiendo el corrimiento al rojo de las líneas espectrales en la luz emitida por galaxias distantes. Una explicación anterior del desplazamiento al rojo se basaba en la suposición de que la luz pierde energía a medida que viaja distancias cósmicas. Este Explicación «luz cansada» fue rechazado porque no podía explicar muchos avistamientos.

El corrimiento al rojo de la luz es similar a el efecto doppler Sobre el sonido: los ruidos parecen tener una frecuencia (tono) más alta cuando se acercan y más baja cuando se alejan. El corrimiento al rojo, una frecuencia de luz más baja, indica cuando un objeto se aleja de nosotros; cuanto mayor es la distancia entre las galaxias, mayor es la velocidad de recesión y el corrimiento al rojo.

Otra explicación del corrimiento al rojo se debió al efecto Doppler: las galaxias distantes se alejan de nosotros a velocidades proporcionales a su distancia, lo que indica que el universo se está expandiendo. El modelo del universo en expansión se volvió preferido por la mayoría de los astrónomos después de que dos astrónomos de los Laboratorios Bell, Arno Penzias y Robert Wilson, Descubrimiento accidental del fondo cósmico de microondas (CMB) radiación en 1964, que el modelo de estado estacionario no pudo explicar satisfactoriamente.

La tasa de expansión determina esencialmente la edad del universo. Hasta el lanzamiento del Telescopio Espacial Hubble en la década de 1990, la incertidumbre sobre la tasa de expansión estimaba que la edad del universo tenía entre siete y 20 mil millones de años. Otras observaciones llevaron al valor actualmente aceptado de 13.800 millones de años, colocando el modelo del Big Bang en el pedestal de la cosmología.

Limitaciones de los modelos anteriores

Una investigación publicada el año pasado propuso solucionar el problema Problema imposible al comienzo de la galaxia usando el modelo de luz cansada.. Sin embargo, la luz cansada no puede explicar satisfactoriamente otras observaciones cosmológicas como corrimientos al rojo de supernova Y uniformidad del fondo cósmico de microondas.

Intenté combinar el modelo estándar del big bang con el modelo de luz cansada para ver cómo se ajustaba a los datos de supernova y a los datos del JWST, pero no encajaba bien con estos últimos. Sin embargo, esto aumentó la edad del universo a 19,3 mil millones de años.

Luego intenté crear un modelo híbrido que incluía luz cansada y un modelo cosmológico que había desarrollado a partir de las constantes de acoplamiento evolutivo propuestas por el físico británico Paul Dirac en 1937. Esto coincidía bien con los datos, pero casi duplicaba la edad del universo.

El nuevo modelo amplía el tiempo de formación de galaxias entre 10 y 20 veces en comparación con el modelo estándar, dando tiempo suficiente para la formación de las primeras galaxias «imposibles» bien evolucionadas, como se observa.

Como ocurre con cualquier modelo, debería proporcionar una explicación satisfactoria de todas las observaciones satisfechas por el modelo cosmológico estándar.

Mezclar modelos

El enfoque de mezclar dos modelos para explicar nuevas observaciones no es nuevo. Isaac Newton consideró que la luz se propagaba como partículas en su teoría de la luz, que prevaleció hasta que fue reemplazada por la teoría ondulatoria de la luz en el siglo XIX para explicar los patrones de difracción observados con la luz monocromática.

Albert Einstein recuperó la naturaleza particulada de la luz para explicar el efecto fotoeléctrico: la luz tiene dos características: la de partícula en algunas observaciones y la de onda en otras. Desde entonces ha quedado bien establecido que todas las partículas poseen estas características duales.

Otra forma de medir la edad del universo es estimar la edad de las estrellas en los cúmulos globulares de nuestra propia galaxia. la vía Láctea. Los cúmulos globulares incluyen hasta un millón de estrellas, todas las cuales parecen haberse formado al mismo tiempo en el universo primitivo.

En supposant que toutes les galaxies et tous les amas ont commencé à se former simultanément, l’âge de la plus ancienne étoile de l’amas devrait fournir l’âge de l’univers (moins l’époque à laquelle les galaxies ont commencé à formarse). Para algunas estrellas como Matusalén, considerada la más antigua de la galaxia, los modelos astrofísicos dan una edad mayor que la edad del universo determinada utilizando el Modelo Estándarlo cual no es posible.

Einstein creía que el universo era el mismo observado desde cualquier punto y en cualquier momento: homogéneo, isotrópico y atemporal. Para explicar el corrimiento al rojo observado en galaxias distantes en un universo en estado de equilibrio, que parece aumentar proporcionalmente a su distancia (ley de Hubble), el astrónomo suizo Fritz Zwicky, propuso la teoría de la luz fatigada en 1929.

Nueva información

Si bien algunas observaciones del Telescopio Espacial Hubble apuntaron efectivamente al imposible problema de las galaxias tempranas, hubo que esperar hasta el lanzamiento del JWST en diciembre de 2021 y los datos que ha proporcionado desde mediados de 2022 para que este problema quedara firmemente establecido.

Para defender el modelo estándar del big bang, los astrónomos intentaron resolver el problema comprimiendo la línea de tiempo de la formación estelar masiva y agujeros negros primordiales Acreción de masa a tasas anormalmente altas..

Sin embargo, se está desarrollando un consenso a favor de una nueva física para explicar estas observaciones del JWST.