TEORIJA STABILNOG STANJA: POVIJEST, OBJAŠNJENJE, SADAŠNJOST - ARTE - 2025

Teorija stalnog stanja je kozmološki model u kojem je svemir uvijek izgleda isto, bez obzira gdje i kada se promatra. To znači da čak i u najudaljenijim mjestima svemira postoje planete, zvijezde, galaksije i maglice napravljene s istim elementima koje znamo i u istom omjeru, iako je činjenica da se svemir širi.

Zbog toga se procjenjuje da se gustoća svemira smanjuje za samo masu od jednog protona po kubičnom kilometru godišnje. Da bi to nadoknadila, teorija stabilnog stanja postulira postojanje kontinuirane proizvodnje materije.

Slika 1: Slika ekstremno dubokog polja snimljenog svemirskim teleskopom Hubble udaljenim 13,2 milijarde svjetlosnih godina. (Zasluge: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee i P. Oesch, Sveučilište u Kaliforniji, Santa Cruz; R. Bouwens, Sveučilište Leiden; i tim HUDF09)

Također potvrđuje da je svemir uvijek postojao i da će postojati zauvijek, premda kao što je rečeno ranije, ne negira njegovo širenje niti posljedično razdvajanje galaksija, činjenice koje je znanost u potpunosti potvrdila.

Povijest

Teoriju stabilnog stanja predložili su 1946. astronom Fred Hoyle, matematičar i kozmolog Hermann Bondi i astrofizičar Thomas Gold, a temeljili su se na ideji nadahnutoj stravičnim filmom iz mrtve noći iz 1945. godine.

Ranije je Albert Einstein formulirao kozmološki princip u kojem navodi da svemir mora biti "invarijan u prijevodima prostora i vremena i rotacijama". Drugim riječima: mora biti homogen i bez ikakvog preferencijalnog smjera.

Godine 1948. Bondi i Gold dodali su ovo načelo kao dio svoje teorije o stabilnom stanju svemira, navodeći da gustoća svemira ostaje jednolika unatoč neprekidnom i vječnom širenju.

Obrazloženje

Stacionarni model osigurava da se svemir i dalje vječno širi, jer će uvijek postojati izvori materije i energije koji ga održavaju onakvim kakvim ga danas poznajemo.

Na taj se način kontinuirano stvaraju novi atomi vodika koji tvore maglice koje će s vremenom stvoriti nove zvijezde i galaksije. Sve istom brzinom kojom se stare galaksije odmiču sve dok ne postanu neprimjećene, a nove galaksije u potpunosti se ne razlikuju od najstarijih.

Kako znate da se svemir širi? Ispitujući svjetlost zvijezda, koje su uglavnom sastavljene od vodika, koji emitira karakteristične linije elektromagnetske emisije koje su poput otiska prsta. Ovaj se obrazac naziva spektar i može se vidjeti na sljedećoj slici:

Slika 2. Emisijski spektar vodika. Crvena linija odgovara valnoj duljini od 656 nm.

Galaksije su sastavljene od zvijezda čiji su spektri jednaki onima koje emitiraju atomi u našim laboratorijima, osim male razlike: pomaknute su prema većim valnim duljinama, to jest prema crvenoj boji zbog Doplerovog efekta, što je nedvosmislen znak udaljenost.

Većina galaksija ima ovo crveno pomicanje u svojim spektrima. Samo nekoliko u obližnjoj "lokalnoj grupi galaksija" pokazuje plavi pomak.

Jedna od njih je galaksija Andromeda, koja se približava i s kojom će se možda, mnogo eona od sada, Mliječni put, naša vlastita galaksija, spojiti

Odlazeće galaksije i Hubbleov zakon

Karakteristična linija spektra vodika je ona na 656 nanometara (nm). U svjetlu galaksije, ta se ista linija pomaknula na 660 nm. Zbog toga ima crveni pomak od 660 - 656 nm = 4 nm.

S druge strane, kvocijent između pomaka valne duljine i valne duljine u mirovanju jednak je kvocijentu između brzine galaksije v i brzine svjetlosti (c = 300 000 km / s):

Uz ove podatke:

v = 0,006c

Odnosno, ova se galaksija udaljava brzinom 0,006 puta većom od svjetlosti: oko 1800 km / s. Hubbleov zakon kaže da je udaljenost galaksije d proporcionalna brzini v kojom se udaljava:

Konstanta proporcionalnosti je obratna Hubble konstanti, označena kao Ho, čija je vrijednost:

To znači da se galaksija u primjeru nalazi na udaljenosti od:

Predstaviti

Do sada, najprihvaćeniji kozmološki model ostaje teorija Velikog praska. Međutim, neki autori i dalje formuliraju teorije izvan nje i podržavaju teoriju stabilnog stanja.

Istraživači se zalažu za teoriju stabilnog stanja

Hinduistički astrofizičar Jayant Narlikar, koji je radio u suradnji s jednim od stvaratelja teorije stabilnog stanja, objavio je relativno nedavne publikacije u prilog modelu stabilnog stanja.

Primjeri tih djela: "Stvaranje materije i anomalijskog pomicanja crvene boje" i "Teorije apsorpcije zračenja u širenjem svemira", obje objavljene 2002. Ova djela traže alternativna objašnjenja Velikom prasku kako bi objasnila širenje svemira i pozadina mikrovalne.

Švedski astrofizičar i izumitelj Johan Masreliez još je jedan od suvremenih branitelja teorije stabilnog stanja, predlažući svemirsko širenje, nekonvencionalnu alternativnu teoriju Velikog praska.

Ruska akademija znanosti, kao priznanje za njegov rad, objavila je monografiju svojih priloga iz astrofizike 2015. godine.

Kozmičko pozadinsko zračenje

1965. godine dva inženjera iz Bell Telephone Laboratories: A. Penzias i R. Wilson otkrili su pozadinsko zračenje koje nisu mogli eliminirati iz svojih usmjerenih mikrovalnih antena.

Najzanimljivije je to što nisu mogli identificirati njihov izvor. Zračenje je ostalo isto u kojem god smjeru bila antena usmjerena. Iz spektra zračenja inženjeri su utvrdili da je njegova temperatura 3,5 K.

Blizu njih i na temelju modela Big Bang, druga skupina znanstvenika, ovaj put astrofizičari, predvidjeli su kozmičko zračenje iste temperature: 3,5 K.

Oba tima došle su do istog zaključka potpuno različito i neovisno, ne znajući za rad drugog. Slučajno su ta dva djela objavljena istog datuma i u istom časopisu.

Postojanje tog zračenja, koje se naziva kozmičko pozadinsko zračenje, najjači je argument protiv stacionarne teorije, jer nema načina da se objasni ako nije riječ o ostacima zračenja iz Velikog praska.

Međutim, zagovornici su brzo predložili postojanje izvora zračenja razasutih po svemiru, koji su svoje zračenje rasirili kozmičkom prašinom, mada do sada nema dokaza da ti izvori zapravo postoje.

Argumenti u korist

U vrijeme kad je to predloženo i s raspoloživim opažanjima, teorija ustaljenog stanja bila je jedna od najprihvaćenijih od strane fizičara i kozmologa. Do tada - sredinom 20. stoljeća - nije postojala razlika između najbližeg svemira i dalekog.

Prve procjene temeljene na teoriji Velikog praska datirale su svemiru oko 2 milijarde godina, ali u to se vrijeme znalo da je Sunčev sustav star već 5 milijardi godina, a Mliječni put star između 10 i 12 milijardi godina. godine.

Ova pogrešna računa postala je točka u korist teorije stabilnog stanja, jer očito svemir nije mogao započeti nakon Mliječnog puta ili Sunčevog sustava.

Trenutni proračuni temeljeni na Velikom prasku procjenjuju starost svemira na 13,7 milijardi godina, a do danas nije pronađen nijedan predmet u svemiru.

Protuargumenti

Između 1950-ih i 1960-ih otkriveni su svijetli izvori radio frekvencija: kvazari i radio galaksije. Ti su kozmički objekti pronađeni samo na vrlo velikim udaljenostima, što će reći u dalekoj prošlosti.

U prostorima ustaljenog modela, ovi intenzivni izvori radiofrekvencija trebali bi se distribuirati manje ili više jednoliko po sadašnjem i prošlom svemiru, međutim dokazi pokazuju drugačije.

S druge strane, model Velikog praska konkretniji je s tim promatranjem, budući da su se kvazari i radio galaksije mogli formirati u gušćim i toplijim fazama svemira, kasnije postajući galaksijama.

Pogledi na svemir

Udaljena panorama

Fotografija na slici 1 ekstremna je slika dubokog polja snimljena svemirskim teleskopom Hubble između 2003. i 2004. godine.

Odgovara vrlo malom dijelu manje od 0,1 ° južnog neba u zviježđu Fornax, daleko od sjaja Mliječne staze, na području gdje normalni teleskopi ne snimaju ništa.

Na fotografiji možete vidjeti spiralne galaksije slične našim i našim bliskim susjedima. Fotografija također prikazuje difuzne crvene galaksije, na kojima je nastajanje zvijezda prestalo, kao i točke koje su još udaljenije galaksije u prostoru i vremenu.

Procjenjuje se da je svemir star 13,7 milijardi godina, a fotografija dubokog polja prikazuje galaksije udaljene 13,2 milijarde svjetlosnih godina. Prije Hubblea, najudaljenije promatrane galaksije bile su udaljene 7 milijardi svjetlosnih godina, a slika je bila slična prikazanoj na fotografiji dubokog polja.

Slika iz svemira ne samo da pokazuje daleki svemir, već i prošli svemir jer su fotoni koji su korišteni za izgradnju slike stari 13,2 milijarde godina. To je, dakle, slika dijela ranog svemira.

Blizina i srednja panorama

Lokalna skupina galaksija sadrži Mliječni put i susjednu Andromedu, trokutnu galaksiju i tridesetak drugih, udaljeni manje od 5,2 milijuna svjetlosnih godina.

To znači 2.500 puta manje udaljenosti i vremena od galaksija dubokog polja. Međutim, izgled svemira i oblik njegovih galaksija izgledaju slično dalekom i starijem svemiru.

Slika 3: Hickson-44 skupina galaksija u zviježđu Leu udaljenom 60 milijuna svjetlosnih godina. (Zasluge: MASIL Imaging Team)

Slika 2 je uzorak srednjeg raspona istraženog svemira. To je skupina galaksija Hickson-44 udaljena 60 milijuna svjetlosnih godina u zviježđu Lav.

Kao što se može vidjeti, pojava svemira na daljinama i u srednjim vremenima slična je onome u dubokom svemiru 220 puta dalje i onom u lokalnoj skupini, pet puta bliže.

To nas navodi na to da teorija o stabilnom stanju svemira ima barem promatrački temelj, budući da je panorama svemira u različitim prostorno-vremenskim razmjerima vrlo slična.

U budućnosti je moguće da će se stvoriti nova kosmološka teorija s najuspješnijim aspektima i teorije stabilnog stanja i teorije Velikog praska.

Reference

1. Prasak - škripanje - prasak. Oporavilo sa: FQXi.org
2. Britanska internetska enciklopedija. Teorija stabilnog stanja Oporavilo od: Britannica.com
3. Neofronters. Stacionarni model. Oporavilo od: neofronteras.com
4. Wikipedia. Teorija stabilnog stanja Oporavilo sa: wikipedia.com
5. Wikipedia. Kozmološki princip. Oporavilo sa: wikipedia.com