ТЕОРИЯ НА УСТОЙЧИВОТО СЪСТОЯНИЕ: ИСТОРИЯ, ОБЯСНЕНИЕ, НАСТОЯЩЕ - ARTE - 2025

В теорията за устойчивото състояние е космологичен модел, в който Вселената винаги изглежда по същия начин, без значение къде и кога се наблюдава. Това означава, че дори в най-отдалечените места на Вселената има планети, звезди, галактики и мъглявини, направени със същите елементи, които знаем и в еднакво съотношение, въпреки че е факт, че Вселената се разширява.

Поради това се изчислява, че плътността на Вселената намалява само с масата от един протон на кубичен километър годишно. За да компенсира това, устойчивата теория постулира съществуването на непрекъснато производство на материя.

Фигура 1: Изображение на изключително дълбокото поле, взето от космическия телескоп Хъбъл на разстояние 13,2 милиарда светлинни години. (Кредит: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee и P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; и екипа на HUDF09)

Той също така потвърждава, че Вселената винаги е съществувала и ще продължи да съществува вечно, въпреки че, както беше казано по-рано, тя не отрича нейното разширяване, нито последващото разделяне на галактиките, факти, напълно потвърдени от науката.

история

Теорията за устойчивото състояние е предложена през 1946 г. от астронома Фред Хойл, математикът и космолог Херман Бонди и астрофизикът Томас Голд, базирана на идея, вдъхновена от филма на ужасите от 1945 г. „Мъртво от нощта“.

По-рано Алберт Айнщайн беше формулирал космологичен принцип, в който заявява, че Вселената трябва да бъде „инвариантна при преводи от пространство и време и при ротации“. С други думи: тя трябва да бъде хомогенна и да няма никаква преференциална посока.

През 1948 г. Бонди и Голд добавят този принцип като част от своята теория за стабилното състояние на Вселената, заявявайки, че плътността на Вселената остава еднаква, въпреки непрекъснатото й вечно разширяване.

обяснение

Стационарният модел гарантира, че Вселената ще продължи да се разширява завинаги, защото винаги ще има източници на материя и енергия, които я поддържат такава, каквато я познаваме днес.

По този начин новите водородни атоми непрекъснато се създават, за да образуват мъглявини, които в крайна сметка ще доведат до нови звезди и галактики. Всички със същата скорост, с която старите галактики се отдалечават, докато станат незабележими, а новите галактики са напълно неразличими от най-старите.

Откъде знаеш, че Вселената се разширява? Изследване на светлината от звезди, които са съставени главно от водород, който излъчва характерни линии на електромагнитно излъчване, които са като пръстов отпечатък. Този модел се нарича спектър и може да се види на следната фигура:

Фигура 2. Емисионен спектър на водород. Червената линия съответства на дължината на вълната от 656 nm.

Галактиките са съставени от звезди, чиито спектри са същите като тези, излъчвани от атомите в нашите лаборатории, с изключение на малка разлика: те са изместени към по-големи дължини на вълната, тоест към червеното поради ефекта на Доплер, което е недвусмислен знак отдалеченост.

Повечето галактики имат това червено изместване в своите спектри. Само няколко в близката "локална група галактики" показват синя промяна.

Една от тях е галактиката Андромеда, която се приближава и с която вероятно, много еони от сега, Млечният път, нашата собствена галактика, ще се слее

Отстъпващите галактики и законът на Хъбъл

Характерна линия на водородния спектър е тази на 656 нанометра (nm). В светлината на галактика същата линия се е преместила на 660 nm. Следователно той има червено изместване 660 - 656 nm = 4 nm.

От друга страна, коефициентът между изместването на дължината на вълната и дължината на вълната в покой е равен на коефициента между скоростта на галактиката v и скоростта на светлината (c = 300 000 км / с):

С тези данни:

v = 0,006c

Тоест тази галактика се отдалечава с 0,006 пъти по-голяма скорост на светлината: около 1800 км / сек. Законът на Хъбъл гласи, че разстоянието на галактика d е пропорционално на скоростта v, с която се отдалечава:

Константата на пропорционалност е обратната на константата на Хъбъл, обозначена като Ho, чиято стойност е:

Това означава, че галактиката в примера е на разстояние от:

настояще

Засега най-широко приетият космологичен модел си остава теорията за Големия взрив. Някои автори обаче продължават да формулират теории извън него и подкрепят теорията за устойчивото състояние.

Изследователите подкрепят теорията за устойчивото състояние

Индуисткият астрофизик Джаянт Нарликар, който работи в сътрудничество с един от създателите на теорията за устойчиво състояние, направи сравнително скорошни публикации в подкрепа на устойчивия модел.

Примери за тях: "Създаване на материя и аномално червено изместване" и "Теории за абсорбция на радиация в разширяващи се вселени", и двете публикувани през 2002 г. Тези трудове търсят алтернативни обяснения на Големия взрив, за да обяснят разширяването на Вселената и фон микровълнова.

Шведският астрофизик и изобретател Йохан Маслелиес е друг от съвременните защитници на теорията за устойчивото състояние, като предлага космическата експанзия да се мащабира, нетрадиционна алтернативна теория на Големия взрив.

Руската академия на науките в знак на признание за работата му публикува монография на приноса си в астрофизиката през 2015 г.

Космическо фоново лъчение

През 1965 г. двама инженери от Bell Telephone Laboratories: А. Пензиас и Р. Уилсън откриват фоново лъчение, което не могат да отстранят от своите насочени микровълнови антени.

Най-любопитното е, че те не можаха да идентифицират източник на тях. Излъчването остана същото в каквато и посока да бъде насочена антената. От радиационния спектър инженерите определиха, че температурата му е 3,5 К.

Близо до тях и въз основа на модела на Големия взрив друга група учени, този път астрофизици, предсказаха космическо излъчване със същата температура: 3,5 К.

И двата отбора стигнаха до едно и също заключение напълно различно и независимо, без да знаят за работата на другия. Случайно двете творби са публикувани на една и съща дата и в едно и също списание.

Съществуването на тази радиация, наречена космическа радиация на фона, е най-силният аргумент срещу стационарната теория, защото няма начин да се обясни, освен ако не са останките от радиация от Големия взрив.

Защитниците обаче бързо предложиха съществуването на радиационни източници, разпръснати из цялата Вселена, които разпръснаха радиацията си с космически прах, въпреки че засега няма доказателства, че тези източници действително съществуват.

Аргументи в полза

По времето, когато беше предложено и с наличните наблюдения, теорията за устойчивото състояние беше една от най-приетите от физиците и космолозите. Дотогава - средата на 20 век - не е имало разлика между най-близката Вселена и далечната.

Първите оценки, базирани на теорията за Големия взрив, датират Вселената на около 2 милиарда години, но по това време се знае, че Слънчевата система вече е на 5 милиарда години, а Млечният път между 10 и 12 милиарда години. години.

Тази грешка е станала точка в полза на теорията за устойчиво състояние, тъй като очевидно Вселената не е могла да започне след Млечния път или Слънчевата система.

Текущите изчисления, базирани на Големия взрив, оценяват възрастта на Вселената на 13,7 милиарда години и към днешна дата във Вселената не са намерени предмети преди тази възраст.

контрааргументи

Между 50-те и 60-те години на миналия век са открити ярки източници на радиочестоти: квазари и радио галактики. Тези космически обекти са открити само на много големи разстояния, което ще рече в далечното минало.

В помещенията на стационарния модел тези интензивни източници на радиочестоти трябва да бъдат разпределени повече или по-малко равномерно в сегашната и миналата вселена, но доказателствата показват друго.

От друга страна, моделът на Големия взрив е по-конкретен с това наблюдение, тъй като квазарите и радио галактиките биха могли да се образуват в по-плътни и горещи етапи на Вселената, по-късно да се превърнат в галактики.

Изгледи на Вселената

Далечна панорама

Снимката на фигура 1 е изображението на изключително дълбоко поле, заснето от космическия телескоп Хъбъл между 2003 и 2004 г.

Тя съответства на много малка част, по-малка от 0,1º от южното небе в съзвездието Форнакс, далеч от отблясъците на Млечния път, в зона, където нормалните телескопи не улавят нищо.

На снимката можете да видите спираловидни галактики, подобни на нашите и нашите близки съседи. Снимката показва също дифузни червени галактики, където образуването на звезди е преустановено, както и точки, които са още по-далечни галактики в пространството и времето.

Вселената се оценява на 13,7 милиарда години, а снимката в дълбокото поле показва галактики на 13,2 милиарда светлинни години. Преди Хъбъл най-отдалечените наблюдавани галактики бяха на 7 милиарда светлинни години и картината беше подобна на тази, показана на снимката в дълбокото поле.

Образът в дълбокия космос не само показва далечната Вселена, но и миналата Вселена, защото фотоните, използвани за изграждането на изображението, са на възраст 13,2 милиарда години. Следователно това е образът на част от ранната Вселена.

Близка и междинна панорама

Местната група галактики съдържа Млечния път и съседната Андромеда, триъгълната галактика и още тридесет други, на по-малко от 5,2 милиона светлинни години.

Това означава 2 500 пъти по-малко разстояние и време от дълбоките полеви галактики. Обаче появата на Вселената и формата на нейните галактики изглежда подобно на далечната и по-стара Вселена.

Фигура 3: Група от галактики Хиксън-44 в съзвездието Лъв на 60 милиона светлинни години. (Кредити: MASIL Imaging Team)

Фигура 2 е извадка от междинния обхват на изследваната вселена. Това е групата от галактики Хиксън-44 на 60 милиона светлинни години в съзвездието Лъв.

Както се вижда, появата на Вселената на разстояния и междинни времена е подобна на тази на дълбоката Вселена 220 пъти по-далеч и тази на местната група, пет пъти по-близо.

Това ни кара да мислим, че теорията за стабилното състояние на Вселената има поне наблюдателна основа, тъй като панорамата на Вселената в различни пространствено-времеви мащаби е много сходна.

В бъдеще е възможно да се създаде нова космологична теория с най-успешните аспекти както на стационарната теория, така и на теорията за Големия взрив.

Препратки

1. Взрив - хрускане - гръм. Възстановено от: FQXi.org
2. Британска онлайн енциклопедия. Теория за устойчиво състояние Възстановено от: Britannica.com
3. Neofronters. Стационарен модел. Възстановени от: neofronteras.com
4. Wikipedia. Теория за устойчиво състояние Възстановено от: wikipedia.com
5. Wikipedia. Космологичен принцип. Възстановено от: wikipedia.com