- història
- explicació
- L'allunyament de les galàxies i la llei de Hubble
- actualitat
- Investigadors a favor de la teoria de l'estat estacionari
- Radiació de fons còsmic
- Arguments a favor
- Arguments en contra
- Les vistes de l'univers
- panorama llunyà
- Panorama proper i intermedi
- referències
La teoria de l'estat estacionari és un model cosmològic en el qual l'univers sempre té la mateixa aparença, sense importar ni el lloc ni el moment en què s'observi. Això vol dir que encara en els llocs més recòndits de l'univers hi ha planetes, estrelles, galàxies i nebuloses fets amb els mateixos elements que coneixem i en la mateixa proporció, malgrat que és un fet que l'univers s'està expandint.
A causa d'això, la densitat de l'univers s'estima que disminueix en només la massa d'un protó per quilòmetre cúbic i per any. Per compensar això, la teoria de l'estat estacionari postula l'existència d'una contínua producció de matèria.
Figura 1: Imatge de l'extrem camp profund captada pel telescopi espacial Hubble a 13.2 mil milions d'ans llum. (Crèdits: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch, University of California, Santa Creu; R. Bouwens, Leiden University; and the HUDF09 Team)
A més afirma que l'univers sempre ha existit i continuarà existint per sempre, encara que com es va dir abans, no nega la seva expansió, ni la consegüent separació de les galàxies, fets plenament confirmats per la ciència.
història
La teoria de l'estat estacionari va ser proposada en 1946 per l'astrònom Fred Hoyle, el matemàtic i cosmòleg Hermann Bondi i l'astrofísic Thomas Gold, a partir d'una idea inspirada en la pel·lícula d'horror Dead of night de 1945.
Anteriorment, Albert Einstein havia formulat un principi cosmològic en què afirma que l'univers ha de ser «invariant sota translacions espai-temporals i sota rotacions». En altres paraules: ha de ser homogeni i no tenir direcció preferencial alguna.
El 1948 Bondi i Gold van afegir aquest principi com a part de la seva teoria de l'estat estacionari de l'univers, afirmant que la densitat de l'univers es manté uniforme malgrat la seva contínua i eterna expansió.
explicació
El model estacionari assegura que l'univers se seguirà expandint per sempre, perquè sempre hi haurà fonts de matèria i energia que el mantinguin tal com el coneixem actualment.
D'aquesta manera, nous àtoms d'hidrogen es creen contínuament per formar nebuloses que finalment donaran lloc a noves estrelles i galàxies. Tot a el mateix ritme amb què les velles galàxies s'allunyen fins a tornar-inobservables i sent les noves galàxies completament indistingibles de la més antigues.
Com se sap que l'univers s'està expandint? Examinant la llum de les estrelles, que estan compostes principalment d'hidrogen, el qual emet línies característiques d'emissió electromagnètica que són com una empremta digital. A aquest patró se li denomina espectre i s'observa en la següent figura:
Figura 2. Espectre d'emissió de l'hidrogen. La línia vermella correspon a la longitud d'ona de 656 nm.
Les galàxies estan conformades per estrelles els espectres són els mateixos que emeten els àtoms en els nostres laboratoris, excepte una petita diferència: estan desplaçats cap a longituds d'ones més altes, és a dir cap al vermell a causa de l'efecte Doppler, el que és senyal inequívoc d'un allunyament.
La majoria de les galàxies presenta aquest desplaçament cap al vermell en les seves espectres. Tot just unes poques en el proper «grup local de galàxies» presenten corriment cap al blau.
Una d'elles és la galàxia d'Andròmeda, que s'està acostant i amb la que possiblement, dins de molts eons, es fusionarà la Via Làctia, la nostra pròpia galàxia
L'allunyament de les galàxies i la llei de Hubble
Una línia característica d'l'espectre de l'hidrogen és la que està a 656 nanòmetres (nm). A la llum d'una galàxia, aquesta mateixa línia s'ha desplaçat a 660 nm. Per tant té un desplaçament cap al vermell de 660-656 nm = 4 nm.
D'altra banda, el quocient entre el desplaçament de longitud d'ona i la longitud d'ona en repòs és igual a el quocient entre la velocitat de la galàxia vi la velocitat de la llum (c = 300.000 km / s):
Amb aquestes dades:
v = 0.006c
És a dir, aquesta galàxia s'allunya a 0.006 vegades la velocitat de la llum: uns 1800 km / s. La llei de Hubble estableix que la distància d'una galàxia d és proporcional a la velocitat v amb la que s'allunya:
La constant de proporcionalitat és l'invers de la constant de Hubble, denotada com Ho, el valor és:
Això vol dir que la galàxia de l'exemple està a una distància de:
actualitat
Fins al moment, el model cosmològic més acceptat continua sent la teoria del Big Bang. No obstant això, alguns autors continuen formulant teories fora d'ella i recolzant a la teoria de l'estat estacionari.
Investigadors a favor de la teoria de l'estat estacionari
L'astrofísic hindú Jayant Narlikar, qui va treballar en col·laboració amb un dels creadors de la teoria de l'estat estacionari, ha fet publicacions relativament recents en suport de el model estacionari.
Exemple d'elles: "Creació de matèria i corriment a l'vermell anòmal" i "Teories d'absorció de radiació en universos en expansió", ambdues publicades l'any 2002. Aquests treballs busquen explicacions alternatives a l'Big Bang per explicar l'expansió de l'univers i el fons de microones.
L'astrofísic i inventor suec Johan Masreliez és un altre dels defensors contemporanis de la teoria de l'estat estacionari, mitjançant la proposta de l'expansió còsmica a escala, una teoria no convencional alternativa a l'Big Bang.
L'Acadèmia de Ciències de Rússia, en reconeixement als seus treballs, va publicar una monografia de les seves aportacions en astrofísica a l'any 2015.
Radiació de fons còsmic
El 1965 dos enginyers de la Bell Telephone Laboratories: A. Penzias i R. Wilson, van descobrir una radiació de fons que no podien eliminar de les seves antenes direccionals de microones.
El més curiós és que no aconseguien identificar una font de les mateixes. La radiació romania idèntica en qualsevol adreça a la que dirigissin l'antena. A partir d'l'espectre de radiació, els enginyers van determinar que la seva temperatura era de 3.5 K.
Proper a ells i basant-se en el model del Big Bang, un altre grup de científics, aquest cop astrofísics, van predir una radiació còsmica de la mateixa temperatura: 3.5 K.
Tots dos equips van arribar a la mateixa conclusió en forma completament diferent i independent, sense saber dels treballs de l'altre. De manera coincidencial, els dos treballs van ser publicats en la mateixa data i en la mateixa revista.
L'existència d'aquesta radiació, anomenada radiació de fons còsmic, és l'argument més fort contra la teoria estacionària, perquè no hi ha manera d'explicar-la a menys que es tracti de les restes de la radiació del Big Bang.
No obstant això, els defensors es van afanyar a proposar l'existència de fonts de radiació escampades per l'univers, les quals van dispersar la seva radiació amb la pols còsmica, encara que fins ara no hi ha evidències que aquestes fonts realment existeixin.
Arguments a favor
En el moment que va ser proposada i amb les observacions de les que es disposava, la teoria de l'estat estacionari va ser una de les més acceptades per físics i cosmòlegs. En aquells dies -mitjan de segle XX-, no hi havia diferència entre l'univers més proper i el llunyà.
Les primeres estimacions partint de la teoria del Big Bang, van datar a l'univers en uns 2 mil milions d'anys, però en aquest moment se sabia que el sistema solar ja tenia 5 milions d'anys i la Via Làctia entre 10 i 12 mil milions d' anys.
Aquest càlcul errat va esdevenir un punt a favor de la teoria de l'estat estacionari, ja que evidentment l'univers no podia haver començat després de la Via Làctia o el sistema solar.
Els càlculs actuals basats en el Big Bang estimen l'edat de l'univers en 13700 milions d'anys i fins a la data no s'han trobat objectes en l'univers anteriors a aquesta edat.
Arguments en contra
Entre els anys 1950 i 1960 van ser descobertes fonts brillants de radiofreqüències: els quàsars i les radiogalàxies. Aquests objectes còsmics només s'han trobat a molt grans distàncies, el que equival a dir en el passat distant.
Sota les premisses de el model d'estat estacionari, aquestes fonts intenses de radiofreqüències haurien d'estar repartides en forma més o menys uniforme per tot l'univers present i passat, però l'evidència mostra el contrari.
En canvi, el model del Big Bang és més concret amb aquesta observació, ja que quàsars i radiogalàxies van poder haver-se format en etapes més denses i calents de l'univers, convertint-se després en galàxies.
Les vistes de l'univers
panorama llunyà
La fotografia de la figura 1 és la imatge de l'extrem camp profund captada pel telescopi espacial Hubble entre els anys 2003 i 2004.
Correspon a una petitíssima fracció menor a 0,1º de el cel sud en la constel·lació Fornax, lluny de la resplendor de la Via Làctia, en una zona on els telescopis normals no capten res.
A la fotografia poden apreciar galàxies espirals similars a la nostra i les nostres veïnes properes. La fotografia també mostra galàxies vermelles difuses, on la formació d'estrelles ha cessat, així com punts que són galàxies encara més distants en l'espai i en el temps.
S'estima que l'univers té una edat de 13.700 milions d'anys i la fotografia de camp profund mostra galàxies a 13.200 milions d'anys-llum. Abans de l'Hubble, les galàxies més llunyanes observades estaven a 7000 milions d'anys-llum, i el panorama era similar a l'mostrat en la fotografia de camp profund.
La imatge de l'espai profund no només mostra l'univers distant, també mostra l'univers passat, perquè els fotons que van servir per construir la imatge tenen 13.200 milions d'anys d'antiguitat. És per tant la imatge d'una porció de l'univers primitiu.
Panorama proper i intermedi
El grup local de galàxies conté a la Via Làctia i les veïnes Andròmeda, galàxia de l'Triangle i una trentena més, a menys de 5.2 milions d'anys llum.
Això significa una distància i un temps dos mil cinc-centes vegades menor que les galàxies de camp profund. No obstant això, l'aspecte de l'univers i la forma de les seves galàxies llueix similar a l'univers distant i més antic.
Figura 3: Grup de galàxies Hickson-44 en la constel·lació de Leo a 60 milions d'anys llum. (Crèdits: MASIL Imaging Team)
La figura 2 és una mostra de l'rang intermedi de l'univers explorat. Es tracta del grup de galàxies Hickson-44 a 60 milions d'anys llum en la constel·lació de Leo.
Com es pot apreciar, l'aparença de l'univers a distàncies i temps intermedis és semblant a la de l'univers profund 220 vegades més llunyà ia la de el grup local, cinc vegades més proper.
Això porta a pensar que la teoria de l'estat estacionari de l'univers té si més fonament observacional, ja que el panorama de l'univers a diferents escales espai-temporals és molt similar.
En el futur és possible que s'arribi a crear una nova teoria cosmològica amb els aspectes més encertats tant de la teoria de l'estat estacionari com la del Big Bang.
referències
- Bang - Crunch - Bang. Recuperat de: FQXi.org
- Britannica Online Encyclopedia. Steady state theory. Recuperat de: Britannica.com
- Neofronteras. Model d'estat estacionari. Recuperat de: neofronteras.com
- Wikipedia. Teoria de l'estat estacionari. Recuperat de: wikipedia.com
- Wikipedia. Principi Cosmològic. Recuperat de: wikipedia.com