STEADY STATE THEORY: HISTORY, EXPLANATION, PRESENT - ARTE - 2026

Den steady state teorien er en kosmologisk modell der universet alltid ser det samme, uansett hvor eller når det er observert. Dette betyr at selv på de mest avsidesliggende stedene i universet er det planeter, stjerner, galakser og tåker laget med de samme elementene som vi kjenner og i samme forhold, selv om det er et faktum at universet utvider seg.

På grunn av dette anslås universets tetthet til å avta med bare massen av ett proton per kubikk kilometer per år. For å kompensere for dette, postulerer stabilitetsteorien eksistensen av en kontinuerlig produksjon av materie.

Figur 1: Bilde av det ekstreme dype feltet tatt av Hubble-romteleskopet 13,2 milliarder lysår unna. (Kreditt: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, og P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; og HUDF09 Team)

Det bekrefter også at universet alltid har eksistert og vil fortsette å eksistere for alltid, selv om det som sagt tidligere ikke benekter utvidelsen, og heller ikke den påfølgende separasjonen av galaksen, fakta som er bekreftet av vitenskapen.

Historie

Steady state-teorien ble foreslått i 1946 av astronomen Fred Hoyle, matematikeren og kosmologen Hermann Bondi, og astrofysikeren Thomas Gold, basert på en idé inspirert av skrekkfilmen Dead of night fra 1945.

Tidligere hadde Albert Einstein formulert et kosmologisk prinsipp som sier at universet må være "invariant under romtidsoversettelser og under rotasjoner." Med andre ord: det må være homogent og mangler noen preferanseretning.

I 1948 la Bondi og Gold til dette prinsippet som en del av deres teori om universets stabile tilstand, og slo fast at tettheten til universet forblir ens til tross for dets kontinuerlige og evige ekspansjon.

Forklaring

Den stasjonære modellen sikrer at universet vil fortsette å utvide seg for alltid, fordi det alltid vil være kilder til materie og energi som opprettholder det slik vi kjenner det i dag.

På denne måten skapes det kontinuerlig nye hydrogenatomer for å danne tåker som til slutt vil gi opphav til nye stjerner og galakser. Alt i samme takt som de gamle galaksene beveger seg bort til de blir uobserverbare og de nye galaksene er helt ukjennelige fra de eldste.

Hvordan vet du at universet utvider seg? Undersøker lyset fra stjerner, som hovedsakelig er sammensatt av hydrogen, som avgir karakteristiske linjer med elektromagnetisk utslipp som er som et fingeravtrykk. Dette mønsteret kalles et spekter og kan sees i følgende figur:

Figur 2. Utslippspektrum for hydrogen. Den røde linjen tilsvarer bølgelengden på 656 nm.

Galakser består av stjerner hvis spektre er de samme som de som avgis av atomer i våre laboratorier, bortsett fra en liten forskjell: de er forskjøvet mot høyere bølgelengder, det vil si mot det røde på grunn av Doppler-effekten, som er et entydig tegn på en fjernhet.

De fleste galakser har denne rødforskyvningen i sitt spektre. Bare noen få i den nærliggende "lokale gruppen av galakser" viser et blått skift.

En av dem er Andromeda-galaksen, som nærmer seg og som muligens mange eoner fra nå, Melkeveien, vår egen galakse, vil fusjonere

De tilbakegående galakser og Hubbles lov

En karakteristisk linje av hydrogenspekteret er den ved 656 nanometer. I lys av en galakse har den samme linjen flyttet til 660 nm. Derfor har den en rødskift på 660 - 656 nm = 4 nm.

På den annen side er kvotienten mellom bølgelengdeskiftet og bølgelengden i hvile lik kvoten mellom hastigheten til galaksen v og lysets hastighet (c = 300 000 km / s):

Med disse dataene:

v = 0,006c

Det vil si at denne galaksen beveger seg bort 0,006 ganger lysets hastighet: cirka 1800 km / s. Hubbles lov sier at avstanden til en galakse d er proporsjonal med hastigheten v som den beveger seg bort med:

Proportionalitetskonstanten er den inverse av Hubble-konstanten, betegnet som Ho, hvis verdi er:

Dette betyr at galaksen i eksemplet er i en avstand av:

Tilstede

Så langt er den mest aksepterte kosmologiske modellen Big Bang-teorien. Noen forfattere fortsetter imidlertid å formulere teorier utenfor den og støtter stabilitetsteorien.

Forskere som går inn for stabilitetsteorien

Den indiske astrofysikeren Jayant Narlikar, som jobbet i samarbeid med en av skaperne av steady state-teorien, har laget relativt nyere publikasjoner til støtte for steady state-modellen.

Eksempler på dem: "Creation of materie and anomalous redshift" og "Theories of Radiation absorption in expanding universes", begge utgitt i 2002. Disse verkene søker alternative forklaringer til Big Bang for å forklare utvidelsen av universet og universet mikrobølgeovn bakgrunn.

Den svenske astrofysiker og oppfinner Johan Masreliez er en annen av samtidens forsvarere av teorien om stabil tilstand, ved å foreslå den kosmiske utvidelsen til skala, en ukonvensjonell alternativ teori til Big Bang.

Det russiske vitenskapsakademiet publiserte i anerkjennelse av sitt arbeid en monografi av bidragene hans i astrofysikk i 2015.

Kosmisk bakgrunnsstråling

I 1965 oppdaget to ingeniører fra Bell Phone Laboratories: A. Penzias og R. Wilson, bakgrunnsstråling som de ikke kunne eliminere fra sine retningsbestemte mikrobølgeantenner.

Det mest nysgjerrige er at de ikke kunne identifisere en kilde til dem. Strålingen forble den samme i hvilken retning antennen ble rettet. Fra strålingsspekteret bestemte ingeniørene at temperaturen var 3,5 K.

Nær dem og basert på Big Bang-modellen, spådde en annen gruppe forskere, denne gangen astrofysikere, kosmisk stråling med samme temperatur: 3,5 K

Begge lag kom til samme konklusjon helt annerledes og uavhengig, uten å vite om den andres arbeid. Tilfeldigvis ble de to verkene utgitt på samme dato og i samme tidsskrift.

Eksistensen av denne strålingen, kalt kosmisk bakgrunnsstråling, er det sterkeste argumentet mot den stasjonære teorien, fordi det ikke er noen måte å forklare den med mindre det er restene av stråling fra Big Bang.

Forkjemperne var imidlertid raske med å foreslå eksistensen av strålingskilder spredt over hele universet, som spredte strålingen deres med kosmisk støv, selv om det ikke er bevis så langt at disse kildene faktisk eksisterer.

Argumenter til fordel

På det tidspunktet det ble foreslått, og med de tilgjengelige observasjonene, var stabilitetsteorien en av de mest aksepterte av fysikere og kosmologer. Da - midt på 1900-tallet - var det ingen forskjell mellom det nærmeste universet og det fjerne.

De første estimatene basert på Big Bang-teorien, daterte universet til omtrent 2 milliarder år, men på den tiden ble det kjent at solsystemet allerede var 5 milliarder år gammelt og Melkeveien mellom 10 og 12 milliarder år gammelt. år.

Denne feilberegningen ble et poeng i favør av stabilitetsteorien, siden universet tydeligvis ikke kunne ha startet etter Melkeveien eller solsystemet.

Aktuelle beregninger basert på Big Bang anslår universets alder til 13,7 milliarder år og til dags dato er det ikke funnet noen gjenstander i universet før denne alderen.

Motargumenter

Mellom 1950- og 1960-tallet ble det oppdaget lyse kilder til radiofrekvenser: kvasarer og radiogalakser. Disse kosmiske objektene er bare funnet på veldig store avstander, det vil si i den fjerne fortiden.

I henhold til stabilitetsmodellens premisser bør disse intense kildene til radiofrekvenser fordeles mer eller mindre jevnt over det nåværende og tidligere universet, men bevisene viser noe annet.

På den annen side er Big Bang-modellen mer konkret med denne observasjonen, siden kvasarer og radiogalakser kunne ha dannet seg i tettere og varmere stadier i universet og senere blitt galakser.

Utsikt over universet

Fjern panorama

Fotografiet i figur 1 er det ekstreme dype feltbildet som er tatt av Hubble-romteleskopet mellom 2003 og 2004.

Det tilsvarer en veldig liten brøkdel mindre enn 0,1 º av den sørlige himmelen i stjernebildet Fornax, langt fra gjenskinnet fra Melkeveien, i et område der normale teleskoper ikke fanger noe.

På fotografiet kan du se spiralgalakser som ligner våre egne og våre nære naboer. Fotografiet viser også diffuse røde galakser, der stjernedannelsen har opphørt, samt punkter som er enda fjernere galakser i rom og tid.

Universet er estimert til å være 13,7 milliarder år gammelt, og dypfeltfotografiet viser galakser 13,2 milliarder lysår unna. Før Hubble var de fjerneste galakene som ble observert 7 milliarder lysår unna, og bildet liknet det som ble vist på dybsfeltfotografiet.

Bildet i dype rom viser ikke bare det fjerne universet, det viser også fortidens univers, fordi fotonene som ble brukt til å bygge bildet er 13,2 milliarder år gamle. Det er derfor bildet av en del av det tidlige universet.

Nær- og mellompanorama

Den lokale gruppen av galakser inneholder Melkeveien og nabolandet Andromeda, trekantgalaksen og noen tretti andre, mindre enn 5,2 millioner lysår unna.

Dette betyr 2.500 ganger mindre avstand og tid enn dype feltgalakser. Utseendet til universet og formen på galaksene ligner imidlertid på det fjerne og eldre universet.

Figur 3: Hickson-44 gruppe av galakser i stjernebildet Leo 60 millioner lysår unna. (Kreditter: MASIL Imaging Team)

Figur 2 er et utvalg av mellomområdet i det utforskede universet. Det er Hickson-44-galaksenes gruppe 60 millioner lysår unna i stjernebildet Leo.

Som det kan ses, er universets utseende på avstander og mellomtider ligner på det dype universet 220 ganger lenger unna og for den lokale gruppen, fem ganger nærmere.

Dette får oss til å tenke at teorien om universets stabile tilstand i det minste har et observasjonsgrunnlag, siden universets panorama på forskjellige rom-tidsskalaer er veldig likt.

I fremtiden er det mulig at en ny kosmologisk teori vil bli laget med de mest vellykkede aspektene av både stabil tilstandsteorien og Big Bang-teorien.

referanser

1. Bang - knase - smell. Gjenopprettet fra: FQXi.org
2. Britannica Online Encyclopedia. Stabil tilstandsteori. Gjenopprettet fra: Britannica.com
3. Neofronters. Steady state-modell. Gjenopprettet fra: neofronteras.com
4. Wikipedia. Stabil tilstandsteori. Gjenopprettet fra: wikipedia.com
5. Wikipedia. Kosmologisk prinsipp. Gjenopprettet fra: wikipedia.com