STEADY STATE THEORY: GESCHIEDENIS, UITLEG, HEDEN - ARTE - 2024

De steady-state-theorie is een kosmologisch model waarin het universum er altijd hetzelfde uitziet, ongeacht waar of wanneer het wordt waargenomen. Dit betekent dat zelfs op de meest afgelegen plaatsen van het universum er planeten, sterren, melkwegstelsels en nevels zijn gemaakt met dezelfde elementen die we kennen en in dezelfde verhouding, hoewel het een feit is dat het universum zich uitbreidt.

Daarom wordt geschat dat de dichtheid van het heelal afneemt met slechts de massa van één proton per kubieke kilometer per jaar. Om dit te compenseren, postuleert de steady-state-theorie het bestaan ​​van een continue productie van materie.

Figuur 1: Afbeelding van het extreem diepe veld gemaakt door de Hubble-ruimtetelescoop op 13,2 miljard lichtjaar afstand. (Credit: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee en P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Universiteit Leiden; en het HUDF09-team)

Het bevestigt ook dat het universum altijd heeft bestaan ​​en voor altijd zal blijven bestaan, hoewel het, zoals eerder gezegd, zijn expansie noch de daaruit voortvloeiende scheiding van de melkwegstelsels ontkent, feiten die volledig door de wetenschap zijn bevestigd.

Geschiedenis

De steady-state-theorie werd in 1946 voorgesteld door de astronoom Fred Hoyle, de wiskundige en kosmoloog Hermann Bondi, en de astrofysicus Thomas Gold, gebaseerd op een idee geïnspireerd door de horrorfilm Dead of night uit 1945.

Eerder had Albert Einstein een kosmologisch principe geformuleerd waarin hij stelt dat het universum "onveranderlijk moet zijn onder ruimte-tijdvertalingen en onder rotaties". Met andere woorden: het moet homogeen zijn en elke voorkeursrichting missen.

In 1948 voegden Bondi en Gold dit principe toe als onderdeel van hun theorie van de stabiele toestand van het universum, waarbij ze beweerden dat de dichtheid van het universum uniform blijft ondanks zijn voortdurende en eeuwige expansie.

Uitleg

Het stationaire model zorgt ervoor dat het universum voor altijd zal blijven uitdijen, omdat er altijd bronnen van materie en energie zullen zijn die het in stand houden zoals we het vandaag kennen.

Op deze manier worden continu nieuwe waterstofatomen gecreëerd om nevels te vormen die uiteindelijk zullen leiden tot nieuwe sterren en sterrenstelsels. Allemaal met dezelfde snelheid waarmee de oude melkwegstelsels weggaan totdat ze niet meer waarneembaar zijn en de nieuwe melkwegstelsels volledig niet te onderscheiden zijn van de oudste.

Hoe weet je dat het universum zich uitbreidt? Onderzoek naar het licht van sterren, die voornamelijk zijn samengesteld uit waterstof, dat karakteristieke lijnen van elektromagnetische straling uitzendt die lijken op een vingerafdruk. Dit patroon wordt een spectrum genoemd en is te zien in de volgende afbeelding:

Figuur 2. Emissiespectrum van waterstof. De rode lijn komt overeen met de golflengte van 656 nm.

Melkwegstelsels bestaan ​​uit sterren waarvan de spectra dezelfde zijn als die van atomen in onze laboratoria, behalve een klein verschil: ze zijn verschoven naar hogere golflengten, dat wil zeggen naar het rood vanwege het Doppler-effect, wat een ondubbelzinnig teken is van een afgelegen ligging.

De meeste sterrenstelsels hebben deze roodverschuiving in hun spectra. Slechts enkelen in de nabijgelegen "lokale groep melkwegstelsels" vertonen een blauwe verschuiving.

Een daarvan is het Andromeda-sterrenstelsel, dat nadert en waarmee mogelijk, over vele eonen vanaf nu, de Melkweg, ons eigen sterrenstelsel, zal versmelten

De terugtrekkende melkwegstelsels en de wet van Hubble

Een kenmerkende lijn van het waterstofspectrum is die bij 656 nanometer (nm). In het licht van een melkwegstelsel is diezelfde lijn opgeschoven naar 660 nm. Daarom heeft het een roodverschuiving van 660 - 656 nm = 4 nm.

Aan de andere kant is het quotiënt tussen de golflengteverschuiving en de golflengte in rust gelijk aan het quotiënt tussen de snelheid van het sterrenstelsel v en de lichtsnelheid (c = 300.000 km / s):

Met deze gegevens:

v = 0,006c

Dat wil zeggen, dit sterrenstelsel beweegt weg met 0,006 keer de lichtsnelheid: ongeveer 1800 km / s. De wet van Hubble stelt dat de afstand van een sterrenstelsel d evenredig is met de snelheid v waarmee het weg beweegt:

De evenredigheidsconstante is de inverse van de Hubble-constante, aangeduid als Ho, waarvan de waarde is:

Dit betekent dat het sterrenstelsel in het voorbeeld zich op een afstand bevindt van:

Cadeau

Tot dusver blijft het meest algemeen aanvaarde kosmologische model de oerknaltheorie. Sommige auteurs gaan echter door met het formuleren van theorieën daarbuiten en ondersteunen de steady-state-theorie.

Onderzoekers zijn voorstander van de steady-state-theorie

De hindoe-astrofysicus Jayant Narlikar, die samenwerkte met een van de makers van de steady-state-theorie, heeft relatief recente publicaties gemaakt ter ondersteuning van het steady-state-model.

Voorbeelden hiervan: "Creation of matter and anomalous redshift" en "Theories of stralingsabsorptie in expanderende universums", beide gepubliceerd in 2002. Deze werken zoeken alternatieve verklaringen voor de oerknal om de expansie van het heelal en de magnetron achtergrond.

De Zweedse astrofysicus en uitvinder Johan Masreliez is ook een van de hedendaagse verdedigers van de theorie van de stabiele toestand, door de kosmische expansie op schaal voor te stellen, een onconventionele alternatieve theorie voor de oerknal.

Als erkenning voor zijn werk publiceerde de Russian Academy of Sciences in 2015 een monografie van zijn bijdragen in de astrofysica.

Kosmische achtergrondstraling

In 1965 ontdekten twee ingenieurs van Bell Telephone Laboratories: A. Penzias en R. Wilson achtergrondstraling die ze niet konden elimineren van hun gerichte microgolfantennes.

Het meest merkwaardige is dat ze er geen bron van konden vinden. De straling bleef hetzelfde in welke richting de antenne ook was gericht. Aan de hand van het stralingsspectrum bepaalden de ingenieurs dat de temperatuur 3,5 K.

Dicht bij hen en op basis van het Big Bang-model, voorspelde een andere groep wetenschappers, dit keer astrofysici, kosmische straling van dezelfde temperatuur: 3,5 K.

Beide teams kwamen totaal anders en onafhankelijk tot dezelfde conclusie, zonder van elkaars werk af te weten. Toevallig zijn de twee werken op dezelfde datum en in hetzelfde tijdschrift gepubliceerd.

Het bestaan ​​van deze straling, kosmische achtergrondstraling genoemd, is het sterkste argument tegen de stationaire theorie, omdat er geen manier is om dit te verklaren, tenzij het de overblijfselen zijn van straling van de oerknal.

Voorstanders stelden echter snel het bestaan ​​van stralingsbronnen voor, verspreid over het universum, die hun straling met kosmisch stof verstrooiden, hoewel er tot nu toe geen bewijs is dat deze bronnen werkelijk bestaan.

Argumenten voor

Op het moment dat het werd voorgesteld en met de beschikbare waarnemingen, was de steady-state-theorie een van de meest geaccepteerde door natuurkundigen en kosmologen. Tegen die tijd - het midden van de 20e eeuw - was er geen verschil tussen het dichtstbijzijnde universum en het verre universum.

De eerste schattingen op basis van de oerknaltheorie dateerden het universum op ongeveer 2 miljard jaar, maar toen was bekend dat het zonnestelsel al 5 miljard jaar oud was en de Melkweg tussen de 10 en 12 miljard jaar oud. jaren.

Deze misrekening werd een punt in het voordeel van de steady-state-theorie, aangezien het universum kennelijk niet kon zijn begonnen na de Melkweg of het zonnestelsel.

Huidige berekeningen op basis van de oerknal schatten de leeftijd van het universum op 13,7 miljard jaar en tot op heden zijn er geen objecten in het universum gevonden vóór deze leeftijd.

Tegenargumenten

Tussen de jaren vijftig en zestig werden heldere bronnen van radiofrequenties ontdekt: quasars en radiostelsels. Deze kosmische objecten zijn pas op zeer grote afstanden gevonden, dat wil zeggen in het verre verleden.

Volgens de premissen van het steady-state-model zouden deze intense bronnen van radiofrequenties min of meer uniform over het huidige en vroegere universum moeten worden verdeeld, hoewel het bewijs anders laat zien.

Aan de andere kant is het Big Bang-model concreter met deze waarneming, aangezien quasars en radiostelsels kunnen zijn ontstaan ​​in dichtere en warmere stadia van het universum en later sterrenstelsels kunnen worden.

Uitzicht op het universum

Verre panorama

De foto in figuur 1 is het extreem diepe veld dat werd vastgelegd door de Hubble-ruimtetelescoop tussen 2003 en 2004.

Het komt overeen met een zeer kleine fractie van minder dan 0,1 ° van de zuidelijke hemel in het sterrenbeeld Fornax, ver verwijderd van de schittering van de Melkweg, in een gebied waar normale telescopen niets vastleggen.

Op de foto kun je spiraalstelsels zien die lijken op die van onszelf en onze naaste buren. De foto toont ook diffuse rode sterrenstelsels, waar stervorming is opgehouden, evenals punten die nog verder weg zijn in ruimte en tijd.

Het universum wordt geschat op 13,7 miljard jaar oud, en de deep-field-foto toont melkwegstelsels op 13,2 miljard lichtjaar afstand. Vóór Hubble waren de verste sterrenstelsels die werden waargenomen 7 miljard lichtjaar verwijderd, en de foto was vergelijkbaar met die op de deep-field-foto.

Het deep space-beeld toont niet alleen het verre heelal, het toont ook het voorbije heelal, omdat de fotonen die werden gebruikt om het beeld te bouwen 13,2 miljard jaar oud zijn. Het is daarom het beeld van een deel van het vroege universum.

Nabij en gemiddeld panorama

De lokale groep melkwegstelsels omvat de Melkweg en het naburige Andromeda, het Driehoekstelsel en zo'n dertig andere, op minder dan 5,2 miljoen lichtjaar afstand.

Dit betekent 2500 keer minder afstand en tijd dan diepveldstelsels. Het uiterlijk van het universum en de vorm van zijn sterrenstelsels lijken echter op het verre en oudere universum.

Figuur 3: Hickson-44-groep sterrenstelsels in het sterrenbeeld Leo, 60 miljoen lichtjaar verwijderd. (Credits: MASIL Imaging Team)

Figuur 2 is een voorbeeld van het tussenliggende bereik van het onderzochte universum. Het is de Hickson-44-groep van sterrenstelsels op 60 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Leeuw.

Zoals te zien is, is het verschijnen van het universum op afstanden en tussenliggende tijden vergelijkbaar met dat van het diepe universum 220 keer verder weg en dat van de lokale groep, vijf keer dichterbij.

Dit brengt ons ertoe te denken dat de theorie van de stabiele toestand van het universum op zijn minst een observationele basis heeft, aangezien het panorama van het universum op verschillende ruimte-tijdschalen sterk op elkaar lijkt.

In de toekomst is het mogelijk dat er een nieuwe kosmologische theorie ontstaat met de meest succesvolle aspecten van zowel de steady-state-theorie als de oerknaltheorie.

Referenties

1. Bang - Crunch - Bang. Hersteld van: FQXi.org
2. Britannica Online Encyclopedia. Steady-state-theorie. Hersteld van: Britannica.com
3. Neofronters. Stabiel model. Hersteld van: neofronteras.com
4. Wikipedia. Steady-state-theorie. Hersteld van: wikipedia.com
5. Wikipedia. Kosmologisch principe. Hersteld van: wikipedia.com