ÁLLANDÓSÁGI ÁLLAPOT ELMÉLET: TÖRTÉNELEM, MAGYARÁZAT, JELEN - ARTE - 2024

Az egyensúlyi állapot elmélete kozmológiai modell, amelyben a világegyetem mindig azonos, függetlenül attól, hogy hol vagy mikor figyelik meg. Ez azt jelenti, hogy még a világegyetem legtávolabbi helyein is vannak bolygók, csillagok, galaxisok és ködök, amelyek ugyanazokkal az elemekkel készültek, amelyeket tudunk, és ugyanolyan arányban, bár tény, hogy az univerzum bővül.

Emiatt a világegyetem sűrűségét becslések szerint csupán egy proton tömege köbkilométerenként évente csökkenti. Ennek kompenzálására az egyensúlyi állapot elmélete feltételezi az anyag folyamatos előállítását.

1. ábra: A szélsőséges mélytér képe, amelyet a Hubble űrteleszkóp készített 13,2 milliárd fényév távolságra. (Hitel: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee és P. Oesch, a Kaliforniai Egyetem, Santa Cruz; R. Bouwens, a Leideni Egyetem; és a HUDF09 csapat)

Megállapítja azt is, hogy a világegyetem mindig is létezett és örökké fennmarad, bár ahogy korábban elmondtuk, nem tagadja annak kiterjesztését, sem a galaxisok ebből következő elválasztását - a tudomány által teljes mértékben megerősített tényeket.

Történelem

Az egyensúlyi állapot elméletét 1946-ban Fred Hoyle csillagász, Hermann Bondi matematikus és kozmológus, valamint Thomas Gold asztrofizikus javasolta, amelyet az 1945-ös Dead of the Night horror film inspirált.

Korábban Albert Einstein kozmológiai alapelvet fogalmazott meg, amelyben kijelenti, hogy az univerzumnak "invariánsnak kell lennie a tér-idő fordítások és a forgatások alatt". Más szavakkal: egységesnek kell lennie, és nem kell semmiféle preferenciális irányt mutatnia.

1948-ban Bondi és Gold hozzáadták ezt az elvet az univerzum állandósult állapotának elméletének részeként, kijelentve, hogy a világegyetem sűrűsége egységes, annak folyamatos és örök terjeszkedése ellenére.

Magyarázat

A helyhez kötött modell biztosítja, hogy a világegyetem örökre tovább bővül, mert mindig vannak olyan anyag- és energiaforrások, amelyek fenntartják azt, ahogyan azt manapság ismerjük.

Ily módon folyamatosan új hidrogénatomok képződnek ködök kialakulásához, amelyek végül új csillagokat és galaxisokat eredményeznek. Mindezen sebességgel, amellyel a régi galaxisok elmozdulnak, amíg megfigyelhetetlenné nem válnak, és az új galaxisok teljesen megkülönböztethetetlenek a legrégebbiktől.

Honnan tudja, hogy az univerzum bővül? A csillagokból származó, főleg hidrogénből álló fény vizsgálata, amely az elektromágneses sugárzás jellemző vonalát bocsátja ki, mint az ujjlenyomat. Ezt a mintát spektrumnak nevezzük és a következő ábrán látható:

2. ábra: A hidrogén kibocsátási spektruma. A piros vonal a 656 nm hullámhossznak felel meg.

A galaxisok olyan csillagokból állnak, amelyek spektrumai megegyeznek az atomok által kibocsátott spektrumokkal, kivéve egy kis különbséget: a nagyobb hullámhossz felé, vagyis a vörös felé tolódnak el a Doppler-hatás miatt, amely egy egyértelmű jele egy távoli.

A legtöbb galaxis spektrumában ez a vöröseltolódás tapasztalható. A közeli "galaxisok helyi csoportjában" csak néhányan mutatnak kék eltolódást.

Az egyik az Andromeda galaxis, amely közeledik, és amellyel valószínűleg sok eon, a Tejút, a saját galaxisunk egyesül

A hanyatló galaxisok és a Hubble törvénye

A hidrogén spektrum jellegzetes vonal a 656 nanométeren (nm) mutatott vonal. Egy galaxis fényében ugyanaz a vonal 660 nm-re változott. Ezért a vöröseltolódása 660 - 656 nm = 4 nm.

Másrészt, a hullámhossz-eltolás és a nyugalmi hullámhossz közötti hányados megegyezik a v galaxis sebessége és a fénysebesség (h = 300 000 km / s) hányadosával:

Ezen adatokkal:

v = 0,006c

Vagyis ez a galaxis a fénysebesség 0,006-szorosától távolodik el: körülbelül 1800 km / s. Hubble törvénye szerint a d galaxis távolsága arányos azzal a v sebességgel, amellyel elmozdul:

Az arányosság állandója a Hubble-állandó fordított értéke, amelyet Ho jelölnek, amelynek értéke:

Ez azt jelenti, hogy a példában szereplő galaxis a következő távolságra van:

Ajándék

Eddig a legszélesebb körben elfogadott kozmológiai modell a Big Bang elmélete. Néhány szerző azonban továbbra is az elméleteket fogalmaz meg azon kívül, és támogatja az egyensúlyi állapot elméletét.

Az egyensúlyi állapot elméletét támogató kutatók

Jayant Narlikar, az indiai asztrofizikus, aki az egyensúlyi állapot elmélet egyik alkotójával együttműködésben dolgozott, viszonylag nemrégiben publikált publikációkat mutatott az egyensúlyi állapot modelljére.

Példák ezekre: „Az anyag létrehozása és a rendellenes vöröseltolódás” és a „Sugárzás abszorpció elméletei az expanzív univerzumokban”, mindkettő 2002-ben jelent meg. Ezek a munkák alternatív magyarázatokat keresnek a Nagyrobbanáshoz az univerzum és a mikrohullámú háttér.

A svéd asztrofizikus és feltaláló, Johan Masreliez az állandósult állapot elméletének kortárs védelmezője, azáltal, hogy javaslatot tett a kozmikus kiterjesztésre, a nem szokatlan alternatív elméletre a Nagyrobbanás számára.

Az Orosz Tudományos Akadémia munkájának elismeréseként monográfiát tett közzé asztrofizikai munkáiról 2015-ben.

Kozmikus háttér sugárzás

1965-ben a Bell Telephone Laboratories két mérnöke: A. Penzias és R. Wilson felfedezte a háttér sugárzást, amelyet nem tudtak kiküszöbölni az irányított mikrohullámú antennáikból.

A legfontosabb dolog az, hogy nem tudták azonosítani a forrást. A sugárzás az antenna irányába mutatott irányban változatlan maradt. A sugárzási spektrum alapján a mérnökök megállapították, hogy hőmérséklete 3,5 K.

Közelük és a Nagyrobbanás modell alapján egy másik tudóscsoport, ezúttal asztrofizikus, ugyanolyan hőmérsékletű kozmikus sugárzást jósolt: 3,5 K.

Mindkét csapat teljesen eltérően és egymástól függetlenül, ugyanazon következtetésre jutott, anélkül, hogy tudta volna a másik munkáját. Véletlen egybeesésként a két mű ugyanazon a napon és ugyanabban a folyóiratban jelent meg.

Ennek a sugárzásnak a létezése, amelyet kozmikus háttér-sugárzásnak neveznek, a legerősebb érv a helyhez kötött elmélet ellen, mert csak akkor lehet magyarázni, hacsak nem a Nagyrobbanásból származó sugárzás maradványai vannak.

A támogatók azonban gyorsan javasolták az egész világegyetemben szétszórt sugárforrások létezését, amelyek sugárzásukat kozmikus porral szétszórták, bár eddig nincs bizonyíték arra, hogy ezek a források valóban léteznek.

A támogató érvek

A javasolt időpontban és a rendelkezésre álló megfigyelésekkel az egyensúlyi állapot elmélete volt a fizikusok és a kozmológusok által leginkább elfogadott. Addigra - a 20. század közepére - nem volt különbség a legközelebbi univerzum és a távoli univerzum között.

Az első becslések, amelyek a Nagyrobbanás elméletén alapultak, körülbelül 2 milliárd évre keltek, de akkoriban tudták, hogy a Naprendszer már 5 milliárd éves, a Tejút pedig 10 és 12 milliárd éves. évek.

Ez a téves számítás az egyensúlyi állapot elméletének kedvezõ pontjává vált, mivel nyilvánvalóan az univerzum nem indulhatott volna el a Tejút vagy a Naprendszer után.

A nagy robbanáson alapuló jelenlegi számítások szerint a világegyetem életkora 13,7 milliárd év, és a korszak előtt eddig még nem találtak tárgyakat az univerzumban.

ellenérv

Az 1950-es és 1960-as évek között a rádiófrekvencia fényes forrásait fedezték fel: kvazárok és rádiógalaxikák. Ezeket a kozmikus tárgyakat csak nagyon nagy távolságra találták meg, azaz a távoli múltban.

Az egyensúlyi állapot modellje alatt ezeket az intenzív rádiófrekvencia-forrásokat többé-kevésbé egyenletesen kell elosztani a jelen és a múlt világegyetemében, bár a bizonyítékok másként mutatják.

Másrészt a Big Bang-modell pontosabb ezzel a megfigyeléssel, mivel a kvazárok és a rádió-galaxisok kialakulhattak az univerzum sűrűbb és melegebb szakaszaiban, később galaxisokká válva.

Kilátások az univerzumról

Távoli panoráma

Az 1. ábrán látható fénykép a Hubble Űrtávcső által 2003 és 2004 között elfoglalt extrém mélytérkép.

Ez egy nagyon kicsi hányadának felel meg, amely a Fornax csillagképben, a Tejút vakító fényétől távol, a déli égnek 0,1º-nál kevesebb részén helyezkedik el, olyan helyen, ahol a normál távcsövek nem vesznek fel semmit.

A képen spirális galaxisok láthatók, amelyek hasonlóak a saját és a közeli szomszédainkhoz. A fénykép diffúz vörös galaxisokat is mutat, ahol a csillagképződés megszűnt, valamint azokat a pontokat, amelyek a térben és az időben még távolabbi galaxisok.

Az univerzum becslése szerint 13,7 milliárd éves, a mélytérképen pedig 13,2 milliárd fényév távolságban lévő galaxisok láthatók. A Hubble előtt a legtávolabbi megfigyelt galaxisok 7 milliárd fényév távolságra voltak, és a kép hasonló volt a mélytérképen láthatóhoz.

A mély űrkép nemcsak a távoli világegyetemet, hanem a múlt világegyetemet is mutatja, mert a kép elkészítéséhez használt fotonok 13,2 milliárd éves. Ezért ez a korai világegyetem egy részének képe.

Közeli és közbenső panoráma

A galaxisok helyi csoportjában található a Tejút és a szomszédos Andromeda, a Háromszög galaxis és körülbelül harminc másik, kevesebb, mint 5,2 millió fényévnyire.

Ez 2500-szor kevesebb távolságot és időt jelent, mint a mélytengeri galaxisok. Az univerzum megjelenése és galaxisának alakja azonban hasonló a távoli és az idősebb univerzumhoz.

3. ábra: Hickson-44 galaxiscsoport a Leó csillagképben, 60 millió fényév távolságra. (Kredit: MASIL Imaging Team)

A 2. ábra a feltárt világegyetem köztes tartományának mintája. Ez a Hickson-44 galaxiscsoport 60 millió fényév távolságban a Leo csillagképben.

Mint látható, az univerzum távolságra és köztes időben való megjelenése hasonló a mély univerzum 220-szor távolabbi és a helyi csoportéhoz, ötször közelebb.

Ez arra késztet minket, hogy a világegyetem állandósult állapotának elméletén legalább megfigyelési alapok szerepeljenek, mivel a világegyetem panorámája különböző tér-idő skálákban nagyon hasonló.

A jövőben elképzelhető, hogy új kozmológiai elméletet hoznak létre, amely mind az egyensúlyi állapot, mind a Nagyrobbanás elméletének legsikeresebb aspektusaival rendelkezik.

Irodalom

1. Bang - Crunch - Bang. Helyreállítva: FQXi.org
2. Britannica Online Encyclopedia. Állandó állapot elmélet. Helyreállítva: Britannica.com
3. Neofronters. Állandó állapot modell. Helyreállítva: neofronteras.com
4. Wikipedia. Állandó állapot elmélet. Helyreállítva: wikipedia.com
5. Wikipedia. Kozmológiai elv. Helyreállítva: wikipedia.com