PASTOVIOS BŪKLĖS TEORIJA: ISTORIJA, PAAIŠKINIMAS, DABARTIS - ARTE - 2025

Pusiausvyrinė teorija yra kosmologinis modelis, kuriame visata visada atrodo taip pat, nesvarbu, kur ir kada jis yra stebimas. Tai reiškia, kad net ir atokiausiose visatos vietose yra planetų, žvaigždžių, galaktikų ir ūkų, pagamintų tais pačiais elementais, kuriuos mes žinome, ir ta pačia proporcija, nors tiesa, kad Visata plečiasi.

Manoma, kad dėl šios priežasties visatos tankis sumažės tik vieno protono masė kubiniame kilometre per metus. Norėdami tai kompensuoti, pusiausvyros būsenos teorija postuluoja nepertraukiamą materijos gamybą.

1 paveikslas: Ekstremaliojo giliojo lauko vaizdas, padarytas Hablo kosminiu teleskopu 13,2 milijardo šviesmečių atstumu. (Kreditas: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee ir P. Oesch, Kalifornijos universitetas, Santa Krusas; R. Bouwens, Leideno universitetas; ir HUDF09 komanda)

Tai taip pat patvirtina, kad Visata egzistavo ir išliks amžinai, nors, kaip minėta anksčiau, ji neneigia nei jos išsiplėtimo, nei iš to išplaukiančio galaktikų atskyrimo, mokslo visiškai patvirtintų faktų.

Istorija

Pastovios būklės teoriją 1946 m. ​​Pasiūlė astronomas Fredis Hoyle'as, matematikas ir kosmologas Hermannas Bondi bei astrofizikas Thomasas Goldas, remdamiesi idėja, įkvėpta 1945 m. Siaubo filmo „Negyvoji naktis“.

Anksčiau Albertas Einšteinas buvo suformulavęs kosmologinį principą, kuriame jis teigia, kad Visata turi būti „nekintama pagal erdvės-laiko vertimus ir pagal sukimąsi“. Kitaip tariant: ji turi būti vienalytė ir neturėti jokios lengvatinės krypties.

1948 m. Bondi ir Gold pridėjo šį principą kaip savo pastovios visatos būklės teoriją, teigdami, kad visatos tankis išlieka vienodas, nepaisant nuolatinio ir amžino išsiplėtimo.

Paaiškinimas

Stacionarus modelis užtikrina, kad Visata ir toliau plėsis amžinai, nes visada bus materijos ir energijos šaltinių, palaikančių ją tokią, kokią mes ją žinome šiandien.

Tokiu būdu nuolat kuriami nauji vandenilio atomai, formuojant ūkas, kurie ilgainiui sukels naujas žvaigždes ir galaktikas. Visos tuo pačiu greičiu, kuriuo senosios galaktikos tolsta, kol jos tampa nepastebimos, o naujosios galaktikos visiškai nesiskiria nuo seniausių.

Kaip žinoti, kad visata plečiasi? Tiriama žvaigždžių, sudarytų daugiausia iš vandenilio, šviesa, skleidžianti būdingas elektromagnetinės emisijos linijas, panašias į pirštų atspaudus. Šis modelis vadinamas spektru ir jį galima pamatyti šiame paveiksle:

2 pav. Vandenilio emisijos spektras. Raudona linija atitinka 656 nm bangos ilgį.

Galaktikas sudaro žvaigždės, kurių spektrai yra tokie patys, kaip ir mūsų laboratorijose išmetamų atomų, išskyrus nedidelį skirtumą: dėl Doplerio efekto, kuris yra nedviprasmiškas ženklas, jos pasislenka link didesnių bangų ilgių, tai yra, link raudonos. atokumas.

Daugumos galaktikų spektras turi šį raudoną poslinkį. Tik keli iš netoliese esančių „vietinių galaktikų grupės“ rodo mėlyną poslinkį.

Viena iš jų - artėjanti Andromedos galaktika, su kuria, galbūt, daug amžių nuo šiol susijungs Paukščių Takas, mūsų pačių galaktika.

Mažėjančios galaktikos ir Hablo dėsnis

Būdinga vandenilio spektro linija yra ties 656 nanometrų (nm). Galaktikos šviesoje ta pati linija pasislinko iki 660 nm. Todėl jo raudonojo poslinkio vertė yra 660–656 nm = 4 nm.

Kita vertus, bangos ilgio poslinkio ir bangos ilgio ramybės būsenoje santykis yra lygus galaktikos v greičio ir šviesos greičio (c = 300 000 km / s) koeficientui:

Turėdami šiuos duomenis:

v = 0,006c

T. y., Ši galaktika tolsta 0,006 karto viršydama šviesos greitį: apie 1800 km / s. Hablo dėsnis teigia, kad galaktikos d atstumas yra proporcingas greičiui v, kuriuo ji tolsta:

Proporcingumo konstanta yra atvirkštinė Hablo konstantos, žymimos kaip Ho, reikšmė:

Tai reiškia, kad pavyzdyje esanti galaktika yra nutolusi nuo:

Pateikti

Iki šiol plačiausiai priimtas kosmologinis modelis išlieka Didžiojo sprogimo teorija. Tačiau kai kurie autoriai toliau formuoja teorijas už jos ribų ir palaiko pusiausvyros būsenos teoriją.

Tyrėjai palaiko pastoviosios būklės teoriją

Indų astrofizikas Jayantas Narlikar, dirbęs kartu su vienu iš pusiausvyros būsenos teorijos kūrėjų, parengė palyginti neseniai paskelbtus leidinius, palaikančius pastovios būklės modelį.

Jų pavyzdžiai: „Medžiagos ir anomalinio raudonojo poslinkio sukūrimas“ ir „Radiacijos sugėrimo teorijos besiplečiančiose visatose“, paskelbti 2002 m. Šie darbai ieško alternatyvių didžiojo sprogimo paaiškinimų, kad paaiškintų visatos ir mikrobangų fonas.

Švedų astrofizikas ir išradėjas Johanas Masreliezas yra dar vienas iš šiuolaikinių pusiausvyros būsenos teorijos gynėjų, siūlydamas kosminį išplėtimą mastu, netradicinę Didžiojo sprogimo alternatyvą.

Rusijos mokslų akademija, pripažindama jo darbą, 2015 m. Išleido monografiją apie savo indėlį į astrofiziką.

Kosminė foninė radiacija

1965 m. Du „Bell Telephone Laboratories“ inžinieriai: A. Penzias ir R. Wilson atrado foninę spinduliuotę, kurios jie negalėjo pašalinti iš savo kryptinių mikrobangų antenų.

Labiausiai keista, kad nepavyko nustatyti jų šaltinio. Spinduliuotė išliko tokia pati, kokia antena buvo nukreipta. Remdamiesi radiacijos spektru, inžinieriai nustatė, kad jo temperatūra buvo 3,5 K.

Arti jų ir remdamasi Didžiojo sprogimo modeliu, kita mokslininkų grupė, šįkart astrofizikai, prognozavo tokios pačios temperatūros kosminę spinduliuotę: 3,5 K.

Abi komandos padarė tą pačią išvadą visiškai skirtingai ir savarankiškai, nežinodamos apie kitos darbą. Atsitiktinai abu darbai buvo išleisti tą pačią dieną ir tame pačiame žurnale.

Šios radiacijos, vadinamos kosmine fonine radiacija, egzistavimas yra stipriausias argumentas prieš nejudančią teoriją, nes nėra galimybės ją paaiškinti, nebent tai yra radiacijos iš Didžiojo sprogimo liekanos.

Tačiau šalininkai greitai pasiūlė, kad egzistuoja visoje Visatoje išsibarstę radiacijos šaltiniai, kurie išsklaidė jų radiaciją kosminėmis dulkėmis, nors iki šiol nėra įrodymų, kad šie šaltiniai iš tikrųjų egzistuoja.

Argumentai už

Tuo metu, kai buvo pasiūlyta ir turimais stebėjimais, pusiausvyros būsenos teorija buvo viena iš labiausiai priimtų fizikų ir kosmologų. Tuo metu - XX amžiaus viduryje - nebuvo jokio skirtumo tarp artimiausios visatos ir tolimiausios.

Pirmieji įvertinimai, pagrįsti Didžiojo sprogimo teorija, datuojama visata maždaug 2 milijardais metų, tačiau tuo metu buvo žinoma, kad Saulės sistemai jau buvo 5 milijardai metų, o Paukščių Takui - 10–12 milijardų metų. metų.

Šis klaidingas skaičiavimas tapo nuolatinės būsenos teorijos naudai, nes akivaizdu, kad Visata negalėjo prasidėti po Paukščių Tako ar Saulės sistemos.

Dabartiniai „Didžiojo sprogimo“ skaičiavimai rodo, kad visatos amžius yra 13,7 milijardo metų, ir iki šiol Visatoje nebuvo rasta jokių objektų.

Papildomi argumentai

Nuo šeštojo iki septintojo dešimtmečio buvo rasti ryškūs radijo dažnių šaltiniai: kvazariai ir radijo galaktikos. Šie kosminiai objektai buvo rasti tik labai dideliais atstumais, tai yra tolimoje praeityje.

Pastoviojo modelio sąlygomis šie intensyvūs radijo dažnių šaltiniai turėtų būti paskirstyti daugiau ar mažiau tolygiai visoje dabartinėje ir praeityje, tačiau įrodymai rodo kitaip.

Kita vertus, Didžiojo sprogimo modelis su šiuo stebėjimu yra konkretesnis, nes kvazariai ir radijo galaktikos galėjo susidaryti tankesniuose ir karštesniuose Visatos etapuose, vėliau tapdami galaktikomis.

Visatos vaizdai

Tolima panorama

1 paveiksle pateikta nuotrauka yra kraštutinis giluminio lauko vaizdas, užfiksuotas Hablo kosminiu teleskopu 2003–2004 m.

Tai atitinka labai mažą dalį, mažesnę kaip 0,1º pietinio dangaus, Fornax žvaigždyne, toli nuo Pieno kelio akiračio, toje vietoje, kur normalūs teleskopai nieko nefiksuoja.

Nuotraukoje galite pamatyti spiralines galaktikas, panašias į mūsų pačių ir artimų kaimynų. Nuotraukoje taip pat pavaizduotos difuzinės raudonos galaktikos, kuriose žvaigždžių formavimasis yra nutrauktas, taip pat taškai, kurie yra dar tolimesnės galaktikos erdvėje ir laike.

Manoma, kad visatos amžius yra 13,7 milijardo metų, o gilaus lauko nuotrauka rodo galaktikas, esančias 13,2 milijardo šviesmečių atstumu. Iki Hablo, tolimiausios stebėtos galaktikos buvo nutolusios už 7 milijardų šviesmečių, o vaizdas buvo panašus į tą, kuris parodytas giluminio lauko nuotraukoje.

Vaizdas gilioje erdvėje ne tik parodo tolimąją visatą, bet ir praeities visatą, nes fotonai, kurie buvo naudojami atvaizdui sukurti, yra 13,2 milijardo metų. Taigi tai yra ankstyvosios visatos dalies vaizdas.

Netoli ir tarpinė panorama

Vietinėje galaktikų grupėje yra Paukščių Takas ir kaimyninė Andromeda, trikampio galaktika ir dar trisdešimt kitų, esančių mažiau nei 5,2 milijono šviesmečių.

Tai reiškia 2500 kartų mažesnį atstumą ir laiką nei giluminio lauko galaktikos. Visatos išvaizda ir jos galaktikų forma atrodo panašios į tolimiausią ir senesnę visatą.

3 paveikslas: Hiksono-44 galaktikų grupė Liūto žvaigždyne, esančiame už 60 milijonų šviesos metų. (Kreditai: „MASIL Imaging Team“)

2 paveikslas yra tiriamos visatos tarpinio diapazono pavyzdys. Tai yra Hickson-44 galaktikų grupė, esanti už 60 milijonų šviesmečių Liūto žvaigždyne.

Kaip matyti, visatos išvaizda per atstumą ir tarpinius laikus yra panaši į gilios visatos, esančios 220 kartų toliau, ir vietinės grupės, penkis kartus arčiau.

Tai verčia mus galvoti, kad pastovios Visatos būsenos teorija turi bent jau stebėjimo pagrindą, nes visatos panorama skirtingomis erdvės-laiko skalėmis yra labai panaši.

Ateityje gali būti sukurta nauja kosmologinė teorija, turinti sėkmingiausių pusiausvyros būsenos teorijos ir Didžiojo sprogimo teorijos aspektų.

Nuorodos

1. Bang - Crunch - Bang. Atkurta iš: FQXi.org
2. „Britannica“ internetinė enciklopedija. Pastovios būklės teorija. Atgauta iš: Britannica.com
3. Neofronters. Pastovios būklės modelis. Atkurta iš: neofronteras.com
4. Vikipedija. Pastovios būklės teorija. Atkurta iš: wikipedia.com
5. Vikipedija. Kosmologinis principas. Atkurta iš: wikipedia.com