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Text File  |  1992-08-28  |  5.2 KB  |  114 lines
  1.                                                                                 SCIENCE, Page 62Big Bang Under Fire
  2.  
  3.  
  4. New data about the cosmos have exposed some holes in the theory,
  5. but reports of its demise are exaggerated
  6.  
  7. By MICHAEL D. LEMONICK
  8.  
  9.  
  10.     The term Big Bang has become part of the standard
  11. scientific vocabulary, but it was first coined in the 1940s as
  12. a putdown. The idea that the universe actually had a beginning
  13. seemed just plain wacky -- especially since there was almost no
  14. evidence at the time to support it. Yet by the end of the 1960s,
  15. virtually all astrophysicists were convinced that the cosmos was
  16. born in a single massive explosion, and doubters were left out
  17. on the fringe.
  18.  
  19.     In recent months, however, that fringe has been growing.
  20. A spate of articles in both the popular and scientific press
  21. point to disturbing discrepancies between recent astronomical
  22. findings and the Big Bang theory. A book by a renegade physicist
  23. even proclaims confidently that The Big Bang Never Happened.
  24.  
  25.     What's in trouble is not so much the Big Bang itself but
  26. modern astronomy's account of what occurred afterward. How did
  27. the dense, superheated cloud of particles and radiation created
  28. by the explosion evolve into the complex modern universe of
  29. stars and galaxies?
  30.  
  31.     According to the conventional explanation, the cosmos
  32. began to expand and cool immediately after the moment of the Big
  33. Bang. For 300,000 years or so, the expansion continued, but
  34. enormous numbers of tightly packed, free-ranging electrons
  35. created a dense fog that kept light from shining: the universe
  36. was hellishly hot, but utterly dark. Finally, the electrons were
  37. incorporated into atoms, and the light broke free in a gigantic
  38. flash. Astronomers can still see that ancient light, known as
  39. the cosmic background radiation, although it has cooled to about
  40. -270 degrees C (-454 degrees F) and is visible only to sensitive
  41. radio telescopes.
  42.  
  43.     But new research suggests there is something wrong with
  44. this picture. Regions of the universe that had slightly higher
  45. density when the light broke free -- the areas that later
  46. accreted under gravity to form the galaxies and clusters --
  47. should be detectable as slightly warmer regions of the
  48. background radiation. Yet the radiation has been analyzed in
  49. detail -- most recently by the Cosmic Background Explorer
  50. satellite -- and its temperature is utterly uniform. Meanwhile,
  51. powerful telescopes have revealed unexpected agglomerations of
  52. galaxies tens of millions of light-years across. How could such
  53. giant structures have arisen from the smooth-textured aftermath
  54. of the Big Bang?
  55.  
  56.     One popular explanation postulates a major role for a
  57. mysterious, invisible substance called dark matter. Astronomers
  58. have learned about dark matter through indirect evidence:
  59. galaxies spin and orbit one another faster than the laws of
  60. physics allow, unless one presumes the presence of invisible
  61. matter that provides the extra gravity to hold things together.
  62. The extra gravity of dark matter could also have helped the
  63. galaxies grow faster out of the smoothness of the early
  64. universe. Even this explanation, however, does not sufficiently
  65. account for recent observations. "It is clear that there is
  66. something profoundly wrong with our theories," says Harvard
  67. astrophysicist Margaret Geller.
  68.  
  69.     A few scientists believe it is the Big Bang theory itself
  70. that is wrong. Instead of a universe that exploded into being
  71. 20 billion years ago and grew by way of gravity's tug, they
  72. postulate a cosmos trillions of years old and shaped not by
  73. gravity but by electricity and magnetism. Their evidence comes
  74. mainly from lab experiments showing that electromagnetic forces
  75. can pull hot gases into distinct structures. Most
  76. astrophysicists dismiss this idea, but alternative schemes
  77. offered by mainstream thinkers are almost as wild. Many groups
  78. are exploring the idea that the Big Bang created strange energy
  79. formations, largely undetectable in the cosmic background
  80. radiation, variously dubbed cosmic strings, global textures or
  81. cosmological constants.
  82.  
  83.     Yet the Big Bang theory remains essentially intact because
  84. it is based on three fundamental pieces of evidence, none of
  85. which can be accounted for by any competing model. The first is
  86. the cosmic background radiation: its evenness and the mix of
  87. electromagnetic wavelengths it contains can only have come
  88. about, as far as anybody knows, if the universe was once dense,
  89. hot and small. The second is the fact that the universe is
  90. expanding. Calculating backward, one easily concludes that all
  91. the galaxies must have come from a single point. Finally there
  92. is the fact that hydrogen makes up 75% of the matter in the
  93. universe and helium nearly 25%. These elements can only be
  94. forged in a furnace as hot as the Big Bang, and the proportions
  95. correspond exactly to what the Big Bang model posits.
  96.  
  97.     None of this means the Big Bang is the ultimate truth.
  98. Someone could come along tomorrow with a better explanation for
  99. the known facts, and that would delight astronomers. Says
  100. Princeton astrophysicist Bohdan Paczynski, a Big Bang supporter:
  101. "I'd love to disprove the Big Bang myself. It would make me
  102. instantly famous. But the evidence is just not there."
  103.  
  104.  
  105.  
  106.  
  107.  
  108.  
  109.  
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114.