TEÓRIA USTÁLENÉHO STAVU: HISTÓRIA, VYSVETLENIE, SÚČASNOSŤ - ARTE - 2025

Teória steady state je kozmologický model, v ktorom vesmír vyzerá stále rovnako, bez ohľadu na to, kde alebo kedy je potrebné poznamenať. To znamená, že aj na najodľahlejších miestach vesmíru sú planéty, hviezdy, galaxie a hmloviny vyrobené s rovnakými prvkami, aké poznáme, av rovnakom pomere, hoci je to skutočnosť, že vesmír sa rozširuje.

Z tohto dôvodu sa odhaduje, že hustota vesmíru klesá iba o hmotnosť jedného protónu na kubický kilometer za rok. Aby sa to kompenzovalo, teória ustáleného stavu predpokladá existenciu nepretržitej výroby hmoty.

Obrázok 1: Obrázok extrémneho hlbokého poľa, ktorý urobil Hubbleov vesmírny teleskop vo vzdialenosti 13,2 miliárd svetelných rokov. (Credit: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee a P. Oesch, Kalifornská univerzita, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; a tím HUDF09)

Potvrdzuje tiež, že vesmír vždy existoval a bude existovať naveky, hoci, ako už bolo povedané, nepopiera jeho expanziu ani následné oddelenie galaxií, fakty plne potvrdené vedou.

histórie

Teóriu ustáleného stavu navrhol v roku 1946 astronóm Fred Hoyle, matematik a kozmológ Hermann Bondi a astrofyzik Thomas Gold na základe myšlienky inšpirovanej hororovým filmom Mŕtvy večer z roku 1945.

Albert Einstein predtým sformuloval kozmologický princíp, v ktorom uvádza, že vesmír musí byť „invariantný pri vesmírnych prekladoch a rotáciách“. Inými slovami: musí byť homogénny a nesmie mať žiadny preferenčný smer.

V roku 1948 Bondi a Gold pridali tento princíp ako súčasť svojej teórie ustáleného stavu vesmíru a uviedli, že hustota vesmíru zostáva jednotná napriek jeho neustálemu a večnému rozširovaniu.

vysvetlenie

Stacionárny model zaisťuje, že vesmír sa bude navždy rozširovať, pretože vždy budú existovať zdroje hmoty a energie, ktoré ho udržiavajú, ako ho poznáme dnes.

Týmto spôsobom sa neustále vytvárajú nové atómy vodíka za vzniku hmlovín, ktoré nakoniec spôsobia vznik nových hviezd a galaxií. To všetko s rovnakou rýchlosťou, s akou sa staré galaxie pohybujú ďalej, až kým sa stanú nepozorovateľnými a nové galaxie sú úplne nerozoznateľné od najstarších.

Ako viete, že vesmír sa rozširuje? Skúmanie svetla z hviezd, ktoré sa skladajú hlavne z vodíka, ktoré vyžaruje charakteristické čiary elektromagnetickej emisie, ktoré sú ako odtlačky prstov. Tento model sa nazýva spektrum a možno ho vidieť na nasledujúcom obrázku:

Obrázok 2. Emisné spektrum vodíka. Červená čiara zodpovedá vlnovej dĺžke 656 nm.

Galaxie sú tvorené hviezdami, ktorých spektrá sú rovnaké ako tie, ktoré emitujú atómy v našich laboratóriách, s výnimkou malého rozdielu: sú posunuté smerom k vyšším vlnovým dĺžkam, to znamená k červenej kvôli Dopplerovmu efektu, čo je jednoznačným znakom odľahlosti.

Väčšina galaxií má vo svojom spektre tento červený posun. Iba niekoľko z blízkych „miestnych skupín galaxií“ vykazuje modrý posun.

Jednou z nich je galaxia Andromeda, ktorá sa blíži a s ktorou sa možno odteraz bude spájať mnoho vekov, naša galaxia Mliečna dráha.

Ustupujúce galaxie a Hubbleov zákon

Charakteristickou čiarou vodíkového spektra je spektrum pri 656 nanometroch (nm). Vo svetle galaxie sa rovnaká čiara posunula na 660 nm. Preto má červený posun 660 - 656 nm = 4 nm.

Na druhej strane kvocient medzi posunom vlnovej dĺžky a vlnovou dĺžkou v pokoji sa rovná kvocientu medzi rýchlosťou galaxie v a rýchlosťou svetla (c = 300 000 km / s):

S týmito údajmi:

v = 0,006c

To znamená, že sa táto galaxia pohybuje rýchlosťou 0,006-krát väčšou ako svetlo: približne 1800 km / s. Hubbleov zákon hovorí, že vzdialenosť galaxie d je úmerná rýchlosti v, ktorou sa pohybuje:

Konštancia proporcionality je inverzia Hubblovej konštanty, označená ako Ho, ktorej hodnota je:

To znamená, že galaxia je v príklade vzdialená:

prítomný

Doteraz najuznávanejší kozmologický model zostáva teóriou Veľkého tresku. Niektorí autori však aj naďalej formulujú teórie mimo nej a podporujú teóriu ustáleného stavu.

Výskumníci v prospech teórie ustáleného stavu

Hinduistický astrofyzik Jayant Narlikar, ktorý pracoval v spolupráci s jedným z tvorcov teórie ustáleného stavu, vydal relatívne najnovšie publikácie na podporu modelu ustáleného stavu.

Príklady z nich: „Tvorba hmoty a neobvyklý červený posun“ a „Teórie absorpcie žiarenia v rozširujúcich sa vesmíroch“, uverejnené v roku 2002. Tieto diela hľadajú alternatívne vysvetlenia Veľkému tresku, aby vysvetlili rozšírenie vesmíru a mikrovlnné pozadie.

Švédsky astrofyzik a vynálezca Johan Masreliez je ďalší zo súčasných obhajcov teórie ustáleného štátu tým, že navrhuje vesmírnu expanziu do nekonvenčnej alternatívnej teórie k Veľkému tresku.

Ruská akadémia vied v roku 2015 vydala monografiu o svojich príspevkoch v astrofyzike.

Kozmické žiarenie pozadia

V roku 1965 objavili dvaja inžinieri z Bell Telephone Laboratories: A. Penzias a R. Wilson, žiarenie v pozadí, ktoré nemohli vylúčiť zo svojich smerových mikrovlnných antén.

Najzaujímavejšie je, že nemohli identifikovať ich zdroj. Žiarenie zostalo rovnaké v akomkoľvek smere, ktorým bola anténa nasmerovaná. Z radiačného spektra inžinieri zistili, že jeho teplota bola 3,5 K.

Ďalšia skupina vedcov, tentoraz astrofyzikov, predpovedala kozmické žiarenie s rovnakou teplotou blízko seba a podľa modelu Big Bang: 3,5 K.

Oba tímy dospeli k rovnakému záveru úplne inak a nezávisle, bez toho, aby vedeli o práci druhej. Zhodou okolností boli tieto dve diela uverejnené v ten istý deň av tom istom časopise.

Existencia tohto žiarenia, nazývaného kozmické žiarenie v pozadí, je najsilnejším argumentom proti stacionárnej teórii, pretože neexistuje spôsob, ako to vysvetliť, pokiaľ to nie sú zvyšky žiarenia z Veľkého tresku.

Advokáti však rýchlo navrhli existenciu zdrojov žiarenia rozptýlených po celom vesmíre, ktoré rozptýlili ich žiarenie kozmickým prachom, hoci zatiaľ neexistuje dôkaz, že tieto zdroje skutočne existujú.

Tvrdenia v prospech

V čase, keď bola navrhnutá, as dostupnými pozorovaniami bola teória ustáleného stavu jedným z najviac akceptovaných fyzikov a kozmológov. Dovtedy - v polovici 20. storočia - nebol žiadny rozdiel medzi najbližším a vzdialeným vesmírom.

Prvé odhady založené na teórii Veľkého tresku datovali vesmír asi do 2 miliárd rokov, ale v tom čase sa vedelo, že slnečná sústava už bola stará 5 miliárd rokov a Mliečna dráha medzi 10 až 12 miliardami rokov. rokov.

Toto nesprávne prepočítanie sa stalo bodom v prospech teórie ustáleného stavu, pretože vesmír sa evidentne nemohol začať po Mliečnej ceste alebo Slnečnej sústave.

Súčasné výpočty založené na Veľkom tresku odhadujú vek vesmíru na 13,7 miliárd rokov a do dnešného dňa sa vo vesmíre nenašli žiadne objekty.

Protiargumenty

Medzi 50. a 60. rokmi 20. storočia boli objavené jasné zdroje rádiových frekvencií: kvasary a rádio galaxie. Tieto kozmické objekty sa našli iba na veľmi veľké vzdialenosti, čo znamená v dávnej minulosti.

V priestoroch modelu ustáleného stavu by sa tieto intenzívne zdroje rádiových frekvencií mali distribuovať viac-menej rovnomerne v celom súčasnom a minulom vesmíre, dôkazy však ukazujú niečo iné.

Na druhej strane, model Big Bang je s týmto pozorovaním konkrétnejší, pretože kvasary a rádio galaxie sa mohli tvoriť v hustejších a teplejších fázach vesmíru, ktoré sa neskôr stali galaxiami.

Pohľady na vesmír

Vzdialená panoráma

Fotografia na obrázku 1 je obrázok z extrémneho hlbokého poľa zachytený Hubbleovým vesmírnym teleskopom v rokoch 2003 až 2004.

Zodpovedá veľmi malému zlomku menej ako 0,1 ° južnej oblohy v súhvezdí Fornax, ďaleko od oslnenia Mliečnej dráhy, v oblasti, kde bežné teleskopy nič nezachytávajú.

Na fotografii môžete vidieť špirálové galaxie podobné tým našim a našim blízkym. Na fotografii sú zobrazené difúzne červené galaxie, v ktorých sa formácia hviezd zastavila, ako aj body, ktoré sú ešte vzdialenejšie galaxie v priestore a čase.

Odhaduje sa, že vesmír je starý 13,7 miliárd rokov a fotografia z hlbokého poľa ukazuje galaxie vzdialené 13,2 miliárd svetelných rokov. Pred Hubbleom boli najvzdialenejšie pozorované galaxie vzdialené 7 miliárd svetelných rokov a obraz bol podobný ako na fotografii na hlbokom poli.

Hlboký vesmír ukazuje nielen vzdialený vesmír, ale aj minulý vesmír, pretože fotóny použité na jeho vytvorenie sú staré 13,2 miliardy rokov. Je to teda obraz časti raného vesmíru.

Blízka a stredná panoráma

Miestna skupina galaxií obsahuje Mliečnú dráhu a susednú Andromedu, galaxiu trojuholníka a ďalších tridsať ďalších, vzdialených menej ako 5,2 milióna svetelných rokov.

To znamená 2 500-krát menšiu vzdialenosť a čas ako galaxie v hlbokom poli. Vzhľad vesmíru a tvar jeho galaxií však vyzerá podobne ako vzdialený a starší vesmír.

Obrázok 3: Skupina galaxií Hickson-44 v súhvezdí Leo vzdialenom 60 miliónov svetelných rokov. (Kredity: zobrazovací tím MASIL)

Obrázok 2 je ukážka stredného rozsahu skúmaného vesmíru. Je to skupina galaxií Hickson-44 vzdialená 60 miliónov svetelných rokov v súhvezdí Leo.

Ako vidno, vzhľad vesmíru na diaľku a v medzičasoch je podobný vzhľadu vesmíru vzdialeného 220x ďalej a lokálnej skupiny, päťkrát bližšie.

To nás vedie k názoru, že teória ustáleného stavu vesmíru má prinajmenšom observačný základ, pretože panoráma vesmíru v rôznych časopriestorových mierkach je veľmi podobná.

V budúcnosti je možné, že sa vytvorí nová kozmologická teória s najúspešnejšími aspektmi teórie ustáleného stavu a teórie Veľkého tresku.

Referencie

1. Bang - Crunch - Bang. Obnovené z: FQXi.org
2. Britannica online encyklopédia. Teória ustáleného stavu. Získané z: Britannica.com
3. Neofronters. Rovnovážny stav. Obnovené z: neofronteras.com
4. Wikipedia. Teória ustáleného stavu. Obnovené z: wikipedia.com
5. Wikipedia. Kozmologický princíp. Obnovené z: wikipedia.com