TEORIE USTÁLENÉHO STAVU: HISTORIE, VYSVĚTLENÍ, SOUČASNOST - ARTE - 2025

Teorie ustáleného stavu je kosmologický model, ve kterém vesmír vypadá stále stejně, bez ohledu na to, kde nebo kdy je třeba poznamenat. To znamená, že i na nejodlehlejších místech vesmíru jsou planety, hvězdy, galaxie a mlhoviny vytvořené se stejnými prvky, které známe a ve stejném poměru, i když je faktem, že se vesmír rozšiřuje.

Z tohoto důvodu se odhaduje, že hustota vesmíru klesá pouze o hmotnost jednoho protonu na krychlový kilometr za rok. Aby to bylo vyváženo, předpokládá teorie ustáleného stavu existenci kontinuální produkce hmoty.

Obrázek 1: Obrázek extrémního hlubokého pole pořízeného Hubbleovým vesmírným dalekohledem ve vzdálenosti 13,2 miliardy světelných let. (Credit: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, a P. Oesch, Kalifornská univerzita, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; a tým HUDF09)

Potvrzuje také, že vesmír vždy existoval a bude existovat navždy, ačkoli, jak již bylo řečeno, nezpochybňuje jeho expanzi ani následné oddělení galaxií, fakta plně potvrzená vědou.

Dějiny

Teorie ustáleného stavu byla navržena v roce 1946 astronomem Fredem Hoylem, matematikem a kosmologem Hermannem Bondim a astrofyzikem Thomasem Goldem na základě myšlenky inspirované hororovým filmem Mrtvá noc z roku 1945.

Albert Einstein dříve formuloval kosmologický princip, ve kterém prohlašuje, že vesmír musí být „invariantní pod vesmírnými překlady a za rotací“. Jinými slovy: musí být homogenní a postrádat jakýkoli preferenční směr.

V roce 1948 Bondi a Gold přidali tento princip jako součást své teorie ustáleného stavu vesmíru a uvedli, že hustota vesmíru zůstává jednotná navzdory jeho neustálému a věčnému rozšiřování.

Vysvětlení

Stacionární model zajišťuje, že vesmír se bude navždy rozšiřovat, protože vždy budou existovat zdroje hmoty a energie, které ho udržují, jak ho známe dnes.

Tímto způsobem jsou neustále vytvářeny nové atomy vodíku za vzniku mlhovin, které nakonec povedou k vzniku nových hvězd a galaxií. Všechny se stejnou rychlostí, s jakou se staré galaxie pohybují pryč, dokud se stanou nepoznatelnými a nové galaxie jsou zcela nerozeznatelné od nejstarších.

Jak víš, že vesmír se rozšiřuje? Zkoumání světla z hvězd, které jsou složeny převážně z vodíku, který emituje charakteristické linie elektromagnetické emise, které jsou jako otisky prstů. Tento vzorec se nazývá spektrum a lze jej vidět na následujícím obrázku:

Obrázek 2. Emisní spektrum vodíku. Červená čára odpovídá vlnové délce 656 nm.

Galaxie jsou tvořeny hvězdami, jejichž spektra jsou stejná jako spektra emitovaná atomy v našich laboratořích, s výjimkou malého rozdílu: jsou posunuty směrem k vyšším vlnovým délkám, tj. Směrem k červenému díky Dopplerovu efektu, což je jednoznačný znak odlehlost.

Většina galaxií má tento červený posun ve svém spektru. Pouze několik v blízké „místní skupině galaxií“ vykazuje modrý posun.

Jedním z nich je galaxie Andromeda, která se blíží as níž se možná mnoho věků od nynějška, Mléčná dráha, naše vlastní galaxie, sloučí

Ustupující galaxie a Hubbleův zákon

Charakteristickou čárou vodíkového spektra je spektrum ve vlnové délce 656 nanometrů (nm). Ve světle galaxie se stejná čára posunula na 660 nm. Proto má červený posun 660 - 656 nm = 4 nm.

Na druhé straně kvocient mezi posunem vlnové délky a vlnovou délkou v klidu se rovná kvocientu mezi rychlostí galaxie v a rychlostí světla (c = 300 000 km / s):

S těmito údaji:

v = 0,006c

To znamená, že se tato galaxie pohybuje rychlostí 0,006krát rychleji: asi 1800 km / s. Hubbleův zákon uvádí, že vzdálenost galaxie d je úměrná rychlosti v, s níž se pohybuje:

Konstanta proporcionality je inverzní hodnota Hubbleovy konstanty označovaná jako Ho, jejíž hodnota je:

To znamená, že galaxie v příkladu je ve vzdálenosti:

Současnost, dárek

Dosud nejuznávanějším kosmologickým modelem zůstává teorie velkého třesku. Někteří autoři však i nadále formulují teorie mimo něj a podporují teorii ustáleného stavu.

Vědci ve prospěch teorie ustáleného stavu

Indický astrofyzik Jayant Narlikar, který pracoval ve spolupráci s jedním z tvůrců teorie ustáleného stavu, vydal relativně nedávné publikace na podporu modelu ustáleného stavu.

Příklady z nich: „Vytváření hmoty a neobvyklý červený posun“ a „Teorie absorpce záření v rozšiřujících se vesmírech“, zveřejněné v roce 2002. Tyto práce hledají alternativní vysvětlení Velkého třesku, aby vysvětlily expanzi vesmíru a mikrovlnné pozadí.

Švédský astrofyzik a vynálezce Johan Masreliez je dalším ze současných obhájců teorie ustáleného stavu tím, že navrhuje kosmickou expanzi do měřítka, nekonvenční alternativní teorii velkého třesku.

Ruská akademie věd jako uznání své práce vydala monografii svých příspěvků v astrofyzice v roce 2015.

Kosmické záření pozadí

V roce 1965 objevili dva inženýři z Bell Telephone Laboratories: A. Penzias a R. Wilson, záření pozadí, které nemohli odstranit ze svých směrových mikrovlnných antén.

Nejzajímavější je, že nemohli identifikovat jejich zdroj. Záření zůstalo stejné v jakémkoli směru antény. Ze spektra záření technici zjistili, že jeho teplota byla 3,5 K.

Další skupina vědců, tentokrát astrofyziků, předpovídala kosmické záření o stejné teplotě: 3,5 K. Podle modelu Big Bang

Oba týmy dospěly ke stejnému závěru úplně jinak a nezávisle, aniž by věděly o práci druhého. Shodou okolností byly obě práce publikovány ke stejnému datu a ve stejném časopise.

Existence tohoto záření, nazývaného záření kosmického pozadí, je nejsilnějším argumentem proti stacionární teorii, protože neexistuje způsob, jak to vysvětlit, pokud se nejedná o zbytky záření z Velkého třesku.

Zastánci však rychle navrhli existenci zdrojů záření rozptýlených po celém vesmíru, které rozptýlily jejich záření kosmickým prachem, ačkoli zatím neexistuje žádný důkaz, že tyto zdroje skutečně existují.

Argumenty pro

V té době to bylo navrhováno as dostupnými pozorováními byla teorie ustáleného stavu jedním z nejvíce akceptovaných fyziků a kosmologů. Do té doby - v polovině 20. století - nebyl rozdíl mezi nejbližším vesmírem a vzdáleným vesmírem.

První odhady založené na teorii Velkého třesku datovaly vesmír asi 2 miliardy let, ale v té době bylo známo, že sluneční soustava byla již 5 miliard let stará a Mléčná dráha mezi 10 a 12 miliardami let. let.

Tato nesprávná kalkulace se stala bodem ve prospěch teorie ustáleného stavu, protože očividně vesmír nemohl začít po Mléčné dráze nebo Sluneční soustavě.

Současné výpočty založené na Velkém třesku odhadují věk vesmíru na 13,7 miliard let a dosud nebyly ve vesmíru před tímto věkem nalezeny žádné předměty.

Protiargumenty

Mezi padesátými a šedesátými léty byly objeveny jasné zdroje rádiových frekvencí: kvasary a rádiové galaxie. Tyto kosmické objekty byly nalezeny pouze na velmi velké vzdálenosti, což znamená v dávné minulosti.

V prostorech modelu ustáleného stavu by tyto intenzivní zdroje rádiových frekvencí měly být rozloženy více či méně rovnoměrně v celém současném i minulém vesmíru, ale důkazy ukazují jinak.

Na druhé straně je model Big Bang s tímto pozorováním konkrétnější, protože kvazary a rádiové galaxie se mohly tvořit v hustších a teplejších stádiích vesmíru, později se staly galaxiemi.

Pohledy na vesmír

Vzdálené panorama

Fotografie na obrázku 1 je extrémní snímek hlubokého pole pořízený Hubbleovým vesmírným dalekohledem v letech 2003 až 2004.

Odpovídá velmi malému zlomku menšímu než 0,1 ° jižní oblohy v souhvězdí Fornax, daleko od oslnění Mléčné dráhy, v oblasti, kde normální dalekohledy nic nezachycují.

Na fotografii můžete vidět spirálové galaxie podobné našim a našim blízkým sousedům. Fotografie také ukazuje rozptýlené červené galaxie, kde se formace hvězd zastavila, a také body, které jsou ještě vzdálenějšími galaxiemi v prostoru a čase.

Odhaduje se, že vesmír je starý 13,7 miliard let a fotografie z hlubinného pole ukazují galaxie vzdálené 13,2 miliard světelných let. Před Hubbleem byly nejvzdálenější pozorované galaxie vzdálené 7 miliard světelných let a obraz byl podobný obrázku na fotografii z hlubokého pole.

Hluboký vesmírný obraz nejen ukazuje vzdálený vesmír, ale také ukazuje minulý vesmír, protože fotony, které byly použity k vytvoření tohoto obrazu, jsou staré 13,2 miliardy let. Je to tedy obraz části raného vesmíru.

Blízké a střední panorama

Místní skupina galaxií obsahuje Mléčnou dráhu a sousední Andromedu, galaxii Trojúhelník a několik dalších třicet, vzdálených méně než 5,2 milionu světelných let.

To znamená 2 500krát kratší vzdálenost a čas než galaxie hlubokého pole. Vzhled vesmíru a tvar jeho galaxií však vypadá podobně jako ve vzdáleném a starším vesmíru.

Obrázek 3: Skupina galaxií Hickson-44 v souhvězdí Leo vzdáleného 60 milionů světelných let. (Kredity: MASIL Imaging Team)

Obrázek 2 je vzorek mezilehlého rozsahu zkoumaného vesmíru. Je to skupina galaxií Hickson-44 vzdálená 60 miliónů světelných let v souhvězdí Leo.

Jak je vidět, vzhled vesmíru ve vzdálenosti a mezičasu je podobný vzhledu vesmíru vzdáleného 220 krát dále a vzhledu místní skupiny, pětkrát blíže.

To nás vede k myšlence, že teorie ustáleného stavu vesmíru má přinejmenším observační základ, protože panorama vesmíru v různých časoprostorových měřítcích je velmi podobné.

V budoucnu je možné, že bude vytvořena nová kosmologická teorie s nejúspěšnějšími aspekty teorie ustáleného stavu i teorie velkého třesku.

Reference

1. Bang - Crunch - Bang. Obnoveno z: FQXi.org
2. Britannica online encyklopedie. Teorie ustáleného stavu. Obnoveno z: Britannica.com
3. Neofrontery. Ustálený stavový model. Obnoveno z: neofronteras.com
4. Wikipedia. Teorie ustáleného stavu. Obnoveno z: wikipedia.com
5. Wikipedia. Kosmologický princip. Obnoveno z: wikipedia.com